在氮掺杂双壳空心碳球中封装的双约束柔性硫阴极及包裹石墨烯的锂硫电池

具有高能量和功率密度、长循环寿命和可接受安全性且价格适中的电池对于电动车和智能电网等大规模应用至关重要，但却面临挑战。锂硫（Li-S）电池在这方面引人注目，因为其高能量密度和硫的丰富性，但仍需克服循环寿命短和硫利用率低等多个障碍，才能具备商业可行性。本文提出了一种通过将硫封装在氮掺杂的双壳空心碳球中，并随后用石墨烯包裹，来实现高容量和长循环寿命的双约束柔性阴极配置的Li-S电池。硫/多硫化物通过具有多孔壳体的空心球体的物理限制和石墨烯包裹，以及异氮原子与多硫化物之间的化学结合，有效地固化在阴极中。这个合理设计的自支撑纳米结构硫阴极提供了一个良好的3D碳导电网络，无需粘合剂，在C/5的电流速率下实现了1360 mA h g −1的高初始放电容量，在2 C速率下具有600 mA h g −1的优秀比率能力，并在200个循环中保持近100%的库仑效率，显示了其在先进Li-S电池中的巨大前景。