温州大学陈锡安教授和郭大营博士团队在ChemSusChem期刊发文探讨了钴基有机框架化合物中不同金属价态对锂硫电池中硫反应动力学的影响规律。

锂硫电池具有高的理论比容量和高能量密度，并且硫资源丰富、环保等优点受到众多研究者的青睐。然而，由于多硫化锂的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题，限制了锂硫电池商业化进程。近期研究提出利用非贵金属化合物的催化作用加快中间产物多硫化锂的转化，减少其在电解液的积累，从而从“准源头”上抑制穿梭效应。对于非贵金属化合物的催化活性主要受其金属原子的价电子的影响。然而，关于不同价态的非贵金属化合物对锂硫电池中多硫化物/硫化物的催化活性的报道相对较少。

为此，团队以两种不同价态的有机框架化合物—钴（II）基沸石-咪唑有机框架化合物（Co-ZIF）和四（4-苯甲酸）卟啉-Co （III）氯化物[Co-TBP（III）]作为锂硫电池的功能插层催化剂。一系列的综合实验和理论计算详细探讨了不同价态的钴对提高多硫化物反应动力学影响规律。结果表明+2价的钴对多硫化物具有较强的吸附能和更高的态密度，从而提高了硫的催化转化效率。因此，Co-ZIF作为锂硫电池的催化插层，在5 C电流密度下，放电比容量可达到772.7 mAh g^-1。并且在3 C下，初始比容量可达到839.6 mAh g^-1，经过720圈循环后衰减率仅为0.092%（每圈），而且库仑效率保持在92%以上。