近日，西安交通大学丁书江教授和剑桥大学郗凯博士在国际能源重要期刊Energy Storage Materials上成功发表 “Carbon@Titanium Nitride Dual Shell Nanospheresas Multi-Functional Hosts for Lithium Sulfur Batteries”的论文。第一作者为西安交通大学博士生王元坤，参与本项工作的还有清华大学李黄龙助理教授。研究人员设计了C@TiN双壳纳米球作为Li-S电池的载体材料。这种多级纳米结构设计具有以下几个优点：（1）足够的内部空间提高活性物质硫的负载量，并有效地适应循环过程中的体积变化。（2）多孔的TiN层作为导电的同时亲硫和亲锂载体用于加速电子的快速转移和多硫化物的氧化还原反应。（3）C@TiN纳米空心球同时具有物理吸附和化学吸附双重功能，并提供更大的活性比表面积以有效改善电化学反应动力学。因此C@TiN-S复合材料展现出优异的电化学性能：在3C的电流密度下循环300次后可逆容量依然达到453mAh/g。值得注意的是，在4.2mg/cm^2的高硫负载下，C@TiN-S电极的在0.2C的电流密度下循环150圈的可逆容量依然高达〜820mAh/g。更重要的是，作者结合XPS，电化学分析技术和理论计算，对TiN催化多硫化物的反应机理进行了详细的研究。DFT计算表明：TiN可以有效促进长链Li2S8中的S-S键进行断裂。电化学分析技术表明：在充放电过程中，TiN可以分别有效地催化多硫化物的还原和Li2S的氧化。该工作为多功能锂硫电池载体材料的开发提供了重要的理论支撑和设计策略。

Yuankun Wang, Ruifang Zhang, Yuan-chao Pang, Xu Chen, Jinxin Lang, Jingjing Xu, Chunhui Xiao, Huanglong Li, Kai Xi, Shujiang Ding, Carbon@Titanium Nitride Dual Shell Nanospheres as Multi-Functional Hosts for Lithium Sulfur Batteries, Energy Storage Materials, DOI:10.1016/j.ensm.2018.05.019