DOI: 10.1016/j.jcis.2022.04.042

提升多硫化锂（LiPSs）向L2S相的转化率并阻碍LiPSs的溶解是稳定锂硫（Li-S）电池的关键。因此，本研究通过双模板法制备了嵌入亲硫超细Co9S8纳米颗粒的亲锂N,S共掺杂碳纳米纤维（Co9S8/NSCNF），并将其用作锂硫电池的硫宿主。尤其是，Co9S8/NSCNF中的双活性位点（Co9S8和N,S）容易形成“Co-S”、“Li-O”或“Li-N”键，从而同时提高LiPSs的化学吸附和界面转化能力。在采用硫负载高达89%的S@Co9S8/NSCNF复合材料作为正极的情况下，该电池具有优化的“亲硫性”和“亲锂性”，从而实现了显著的硫电化学性能，在1.0C下循环500次期间的出色可逆性为816.8mAh/g，在5.0C下具有742.2mAh/g的优异倍率性能，在3.0C下循环1800次后每个循环的容量衰减率低至0.011%。令人印象深刻的是，当硫负载为15.3mg/cm2时，50次循环期间的面积容量保持为11.51mAh/cm2。该研究加深了对复杂LiPSs界面转化过程的理解，为新型宿主材料的设计提供了新的思路。

图1.S@Co9S8/NSCNF合成示意图。

图2.（a）CdS NWs、（b）Co9S8/NSCNF和（c）S@Co9S8/NSCNF的SEM图像。（d-e）Co9S8/NSCNF的TEM、（f）HRTEM和（h）元素映射图像。

图3.（a）Co9S8/NSCNF的XRD图谱。（b）NSCNF和Co9S8/NSCNF的拉曼光谱。（c-d）Co9S8/NSCNF、NSCNF和S@Co9S8/NSCNF的氮气吸附/解吸等温线，其中插图是相关的孔径分布。（e）S@Co9S8/NSCNF的TGA。

图4.（a）SuperP、NSCNF和Co9S8/NSCNF粉末吸收Li2S6溶液的紫外-可见光谱，其中插图为光学图像。Co9S8/NSCNF中（b）C1s和（c）N1s区域，Co9S8/NSCNF和S@Co9S8/NSCNF中（d）S2p和（e）Co2p区域，以及（f）S@Co9S8/NSCNF中Li1s区域的高分辨率XPS剖面。

图5.（a）S@Co9S8/NSCNF正极的CV曲线。（b）S@Co9S8/NSCNF和S@NSNCF正极在0.1mV/s时的CV曲线。（c）S@Co9S8/NSCNF和S@NSNCF正极在0.1C时的充放电曲线。（d）峰A、C1和C2处的Li+扩散系数。（e）S@NSCNF/Co9S8和（f）S@NSCNF正极在1.0C时的EIS曲线。

图6.（a）对称电池的CV和（b）EIS。（c）于不同正极表面的Li2S8溶液在2.05V下的恒电位放电曲线。（d）S@Co9S8/NSCNF和S@NSCNF在不同C率下的倍率性能和（e）恒电流充放电曲线。（f）S@Co9S8/NSCNF正极的GITT电压曲线。在（g）充电和（h）放电过程中不同正极的反应电阻。

图7.（a）S@Co9S8/NSCNF和S@NSCNF正极在1.0C下，以及（b）S@Co9S8/NSCNF正极在3.0C下的长期循环性能。（c）具有较高硫负载的不同正极在不同C率下的GCD曲线和（d-e）面积容量。