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鋰硫（Li–S）電池作為有前景的儲能系統引起了廣泛關注，但其發展仍然受到一些制約，比如硫的電絕緣性和多硫化鋰（LiPS）造成的嚴重穿梭效應。在這項工作中，用硫醇修飾的碳納米管（CNTSH）作為功能性硫宿主材料。實驗和理論計算結果表明附著在碳納米管上的硫醇基團在循環過程中可以與可溶硫種類共價鍵合。同時，碳納米管作為導電基質為電子傳輸提供了便捷的途徑。所構建的功能性陰極材料顯示出增強的電化學性能。經過300次循環后，放電容量仍保持為669.2 mAh g-1，容量衰減率僅為0.166％，而未經硫醇修飾的硫陰極材料在相同條件下僅有328.3 mAh g-1的容量。這項工作表明硫物種與主體材料之間的化學鍵合在氧化還原過程中的重要性，提供了一種設計優質Li-S電池的新方法。
Figure 1. 制備CNTSH/S的過程示意圖以及結構示意圖。
Figure 2. （a，e） CNTSH 和（c）CNTSH/S復合材料的SEM圖，（b）CNTSH 和（d）CNTSH/S復合材料的TEM圖，（f-i）所制備CNTSH的元素分布圖。
Figure 3. 所制備CNTSH的XPS譜。（a）S 2p區域，（b）N 1s區域，（c）O 1s區域，和（d）C 1s區域。
Figure 4. CNTSH/S和 CNT/S復合材料的電化學性能表征。（a）初始和（b）200圈循環后的充放電曲線，（c-d）在0.1 C和1 C速率下循環性能表征。
Figure 5. CNTSH/S 和 CNT/S復合材料的LiPS動力學性質。（a）在0.1 mV s−1掃速下的CV曲線，（b-c）CNTSH/S 和 CNT/S分別在不同掃速下的CV曲線，（d）峰A: S8 to Li2Sx，（e）峰B: Li2Sx to Li2S2/Li2S，（f）峰C: CV峰電流與掃速的線性關系。
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該研究工作由南開大學Xue-Ping Gao 聯合Sheng Liu課題組于2019年發表在ACS Applied Energy Materials期刊上。原文：Covalently bonded sulfur anchored with thiolmodified carbon nanotube as a cathode material for lithium–sulfur batteries（DOI: 10.1021/acsaem.9b01761）
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