DOI:10.1016/j.electacta.2020.135765
以鈷基沸石-咪唑骨架-67（ZIF-67）/PAN為前驅體，采用電紡技術成功制備了鈷修飾的氮摻雜碳納米纖維（Co，N-CNFs）。采用合成的纖維狀Co，N-CN Fs膜作為鋰硫電池中含有Li2S6正極溶液的正極集流體。Co，N-CNFs抑制了多硫化物穿梭效應的溶解，作為正催化劑加速了多硫化物鋰/硫化物的動力學氧化還原反應。此外，金屬鈷通過促進硫化鋰在Co，N-CNFs表面的成核作用，達到降低極化率和提高比容量的目的。Li2S6正極浸漬Co，N-CNFs電極（硫負載：4.74mg）在0.2 C下循環300次后，第一次放電容量為1166 mA h g-1，并保持為938 mA h g-1時，其循環性能優于N-CNFs。即使在硫負載量為7.11 mg時，復合電極的面積容量也高達6.47 mA h cm-2。此外，還證明了通過有效抑制多硫化物的穿梭效應而得到的鋰負極的穩態對提高電化學性能具有重要貢獻。
圖1.Co，N-CNFs制備過程的示意圖。
圖2.（a）合成的ZIF-67、PAN/ZIF-67、N-CNFs和Co，N-CNFs的XRD圖譜，（b）N-CNFs和Co，N-CNFs的拉曼光譜，（c）N-CNFs和Co，N-CNFs的N2吸附-解吸分析和（d）孔徑分布。
圖3.（a）N-CNFs和Co，N-CNFs的XPS全掃描光譜、（b）高分辨率N 1s光譜，（c）Co，N-CNFs的高分辨率Co2p XPS光譜。
圖4.（a）PAN納米纖維、（b）PAN/ZIF-67納米纖維、（c）N-CNFs和（d）Co，N-CNFs的SEM圖像，（e）N-CNFs的TEM圖像和（f）相應元素映射圖像，（g）Co，N-CNFs的TEM圖像和（h）相應元素映射圖像，（i）Co，N-CNFs的高分辨率和（j）HRTEM圖像。
圖5.添加N-CNFs和Co，N-CNFs的Li2S6溶液在不同時間的可視照片：（a）0 h、（b）3 h和（c）6 h。
圖6.（a）N-CNFs/Li2S6和Co，N-CNFs/Li2S6電極的循環伏安曲線，（b）在0.2 C下硫負載為4.74 mg的N-CNFs/Li2S6和Co，N-CNFs/Li2S6電極在0.2 C下第一循環的相應恒電流充放電電壓曲線，以及（c）循環性能。所有電池的第一個循環均在0.05 C下運行，對應于一個活化循環。
圖7.（a）在0.2 C下硫負載為7.11 mg的N-CNFs/Li2S6和Co，N-CNFs/Li2S6電極的循環性能,（b）在不同電流密度下復合電極的倍率性能。
圖8.基于（a）N-CNFs/Li2S6和（b）Co，N-CNFs/Li2S6電極的Li-S電池在不同掃描速率下的CV曲線，（c）負極氧化過程（Ia：Li2S2/Li2S→Li2S8）和（d）正極還原過程（Ib：Li2Sx/Li2S2/Li2S；4≤x≤8）的CV峰值電流與掃描速率的平方根之間的關系。Li2S8在（e）N-CNFs電極和（f）Co，N-CNFs電極上2.12 V時的恒電位放電曲線。
圖9.在充電狀態下，（a）-（b）N-CNFs/Li2S6電極和（c）-（d）Co，N-CNFs/Li2S6電極在150次循環后的TEM圖像和相應的元素映射。
圖10.（a）裸鋰箔的SEM圖像，（b）帶有N-CNFs/Li2S6和（c）Co，N-CNFs/Li2S6電極的鋰箔在150次循環后的表面形貌。
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