长期以来，Li-S电池的实际应用一直受到硫利用效率低和动力学缓慢的制约。利用导电碳质框架作为载体固定硫提供了一种高效且经济的方法来提高硫在Li-S电池氧化还原反应中的利用率。然而，低比表面积的纯碳材料与多硫化锂中间体(LiPSs)的相互作用仅限于弱范德华力，且硫的利用率非常低。因此，开发低成本的方法来合成杂原子掺杂和高比表面积的碳基固硫材料是至关重要的。
近日，我室孙林团队和张峰教授团队合作，通过简单的模板辅助聚合方法合成了一种分层多孔氮掺杂碳海绵(NPCS)，其BET比表面积高达3182.2 m2 g-1。无机盐、自由基聚合和冷冻干燥技术的结合促进了NPCS内部分层孔隙的形成。固硫后的S/NPCS电极在组装的Li-S电池中表现出优异的电化学性能。该材料能实现80%的硫利用率，即使在5.0 A g-1的高电流密度下经过600次充放电循环后仍保持400 mA h g-1的高可逆比容量，并表现出优异的倍率性能。
该工作以“Encapsulating Sulfur into a Gel-Derived Nitrogen-Doped Mesoporous and Microporous Carbon Sponge for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries”为题，在线发表在ACS Applied Materials & Interfaces，我室孙林博士为第一/通讯作者。此项研究得到了国家自然科学基金（项目编号：52202309）、江苏高校“青蓝工程”人才项目、江苏省碳达峰碳中专项创新基金（项目编号：BK20220008）、配位化学国家重点实验室开放课题（编号：SKLCC2308）等经费支持。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c15984
图1 分级多孔杂原子掺杂碳材料示意图。
