Design and Performance Study of MOF-Derived Porous NiS Nanosheets as Cathode Host for Lithium–Sulfur Batteries

2026

Жабық қол жеткізу Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1134/s1023193525600877
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Abstract This study successfully developed a porous NiS nanosheet sulfur carrier based on MOF derivatives through a multi-level structural design strategy, thereby significantly improving the electrochemical performance of lithium–sulfur batteries. Single-crystal β-Ni(OH)2 nanosheets synthesized by the urea hydrothermal method were used as templates to construct Ni(OH)2@MOF-74 heterostructures through in situ coordination reactions. Then, a NiS nanosheet carrier with graded pores was prepared through a precisely controlled carbonization sulfurization process. This carrier exhibits triple functional advantages: the MOF-derived three-dimensional conductive carbon network (conductivity > 10–2 S/cm) ensures efficient electron transfer; the exposed NiS (101) crystal plane achieves strong chemical anchoring and efficient catalytic conversion of lithium polysulfides. The graded pore structure offers a high sulfur loading capacity of 64 wt % in the electrode, along with fast ion transport channels. Based on these characteristics, the NiS/S composite positive electrode achieved an initial discharge capacity of 1520 mA h/g at a high rate of 2 C. Still, it maintained a capacity of 720 mA h/g after 300 cycles (a capacity retention rate of 47.4%), with a stable Coulombic efficiency of over 99.8%. Impedance spectroscopy revealed a unique interface activation phenomenon, with a 68% decrease in charge transfer resistance and a suppression of the polysulfide diffusion coefficient to the order of 10–14 cm2/s after cycling. These breakthroughs are attributed to the synergistic effect of “morphology genetics pore regulation interface optimization,” providing new material design ideas for practical lithium sulfur batteries with high energy density and long cycle life.