DOI: 10.1039/d2ta09323e

多硫化锂（LiPSs）的穿梭效应一直是限制锂硫（Li-S）电池实际应用的重要因素。为了抑制穿梭效应并加速LiPSs向Li2S的转化，制备了锚定Co-Co9S8-氮掺杂碳（NC）颗粒的分层结构3D超细碳纳米纤维网络（CNF/Co-Co9S8-NC），以改性Li-S电池隔膜。在这项工作中，ZIF-67衍生Co-Co9S8-NC颗粒锚定在细菌纤维素衍生3D CNF网络上。CNF网络可以为离子和电子的传输提供高导电通道，3D结构网络也在一定程度上限制了LiPSs的穿梭，而Co-Co9S8-NC颗粒作为LiPSs的高效吸附剂和催化剂，可以有效加速反应动力学。基于双重限制效应，采用CNF/Co-Co9S8-NC改性隔膜的Li-S电池表现出优异的电化学性能。在0.1C时的初始比容量高达1582mAh/g，此外，在2C下进行300次循环期间的高可逆放电容量为560.1mAh/g，每循环衰减0.083%。总体而言，这项工作展示了一种制备高性能Li-S电池用异质结构材料锚定3D碳网络的新方法。

图1.（a）CNF/Co-Co9S8-NC复合材料的制备策略示意图，以及采用CNF/Co-Co9S8-NC改性隔膜的Li-S电池示意图；（b）CNF/Co-Co9S8-NC的XRD图谱；高分辨率XPS光谱：（c）CNF/Co-Co9S8-NC的Co2p；（d）CNF/Co-Co9S8-NC的S2p。

图2.（a）BC、（b）BC/ZIF-67和（c）CNF/Co-Co9S8-NC的SEM图像，（d,e）图2c中的局部放大SEM图像以及C、N、Co和S的相应EDS元素映射图像；（f）原始隔膜的表面形态；（g）CNF/Co-Co9S8-NC隔膜的表面和（h）横截面形态；（i）CNF/Co-Co9S8-NC隔膜和电解液的接触角。

图3.（a,b）CNF/Co-Co9S8-NC的低倍率TEM和（c,d）HRTEM图像。

图4.（a）配备四种不同隔膜的Li-S电池的CV曲线；（b）在0.1C下，配备四种不同隔膜的Li-S电池的恒电流放电-充电曲线；（c）根据恒电流放电-充电曲线获得的ΔE和Q2/Q1值；（d）配备四种不同隔膜的Li-S电池在0.1C至2C范围内的倍率性能；（e）配备四种不同隔膜的Li-S电池在0.2C下的循环性能；（f）具有CNF/Co-Co9S8-NC隔膜的Li-S电池在0.2C下的循环性能，S负载为4.5mg/cm2；（g）具有CNF/Co-NC隔膜和CNF/Co-Co9S8-NC隔膜的Li-S电池在2C下循环300次期间的长期循环性能；（h）采用CNF/Co-Co9S8-NC隔膜的Li-S电池在不同扫描速度下的CV曲线；（i）具有四种不同隔膜的Li-S电池的峰值电流和扫描速度平方根的线性拟合图。

图5.在0.2C下循环100次后隔膜表面的SEM图像：（a）CNF/Co-Co9S8-NC隔膜，（b）CNF/Co-NC隔膜，（c）Co-Co9S8-NC隔膜。

图6.（a）Li2S6在Co和Co-Co9S8表面上的吸附能；（b）Co-Co9S8-NC与多硫化物相互作用的示意图。

图7.Li-S电池的EIS曲线：（a）循环前；（b）在0.2C下循环100次后；（c）循环前和在0.2C下循环100次后电池的等效电路图；（d）LiPSs吸附试验。