Co9S8金屬氫氧化物（LDHs）納米籠的構筑及其鋰硫電池應用研究

衛 萌，劉 銀，逯含情，李 帥，于占軍，張麗娜

（1.鄭州航空工業管理學院，河南 鄭州 450046；2.航空經濟發展河南省協同創新中心，河南 鄭州 450046）

0 引 言

現代工業社會運轉主要依賴于煤炭、石油和天然氣等化石燃料的消耗，然而化石燃料排放導致空氣污染，引發自然災害，加劇全球變暖，已經成為亟待解決的人類共性難題［1］?？蒲泄ぷ髡咭恢敝铝τ谛履茉吹拈_發，從20 世紀90 年代SONY 公司生產出第一款商業化鋰離子電池開始，在近30年的時間里，鋰離子電池已被廣泛應用于消費電子產品中，更是成為電動汽車的動力首選技術［2］。二次電池及其關鍵材料是我國新能源戰略布局的重要環節，不僅是支撐我國構建高效、綠色、低碳、安全新能源系統的關鍵支柱，更是助力我國制造業實現升級轉型的有力保障。

鋰硫電池（LSBs）是以單質硫為正極，金屬鋰為負極的電池體系，具有卓越的理論能量密度（2600 Wh/kg），被認為是最具實用前景的下一代高比能二次電池［3］。然而，當前鋰硫電池實際容量遠低于理論容量，嚴重阻礙鋰硫電池的實用化進程。提高硫正極材料的性能是實現鋰硫電池應用的關鍵所在［4］。由正極活性材料硫導致的問題主要有：（1）單質硫及其放電產物Li2S/Li2S2均為離子和電子的絕緣體，導致正極活性物質硫的利用率低下，電荷在正極內部的傳遞受阻［5］。（2）正極結構破壞。硫和硫化鋰的密度分別為2.07 g/cm3和1.66 g/cm3，在充放電過程中有接近80%的體積膨脹/收縮，這種體積差導致正極結構的破壞，活性材料與集流體脫離，加速循環過程中容量衰減［6］。（3）聚硫鋰溶解和穿梭效應。鋰硫電池中間放電產物易溶解于有機電解液中，并能跨越隔膜在正負極之間穿梭［7］。穿梭效應一方面消耗了正極活性物質，另一方面也破壞了負極的固體電解質界面膜（SEI 膜），導致負極的腐蝕與鈍化，同時也降低了電池的循環性能和庫倫效率［8］。

層狀雙氫氧化物（Layered double hydroxides，LDHs）是一類具有二維（2 D）層狀結構的無機材料，通式為[M2+1-xM3+x(OH)2][An-x/n]·mH2O。其中，M2+是二價陽離子，M3+是三價陽離子，An-為層間陰離子，x為M3+/(M2++M3+)的摩爾比值（一般在0.2-0.33 之間）［9］。通過調整M2+，M3+，x 以及An-，可以形成多種不同成分和結構的LDHs，因此被廣泛應用于儲能材料、吸附材料、廢水處理材料等［9］。研究表明，LDHs 可以作為一種理想的多硫化鋰的宿主材料。一方面，由于LDHs 層表面豐富的親水性羥基對多硫化鋰具有較強的作用力，可以形成鋰—羥基鍵，用作吸附多硫化鋰，抑止穿梭效應［10］。另一方面，LDHs 的高比表面積能夠暴露出足夠多的金屬“親硫”位點，從而促進多硫化鋰的動力學轉化［11］。此外，通過調控LDHs 的層間陰離子An-，可以影響LDH 的層間距大?。?2］，較大的層間距意味著更多的面內金屬活性位點被暴露，有利于吸附更多的多硫化鋰，達到抑制穿梭效應的目的。

在眾多LDHs 材料中，Co 基LDHs 能夠有效吸附多硫化鋰，其面內陽離子可以作為催化活性中心與多硫化鋰形成金屬—硫鍵，減緩多硫化鋰的穿梭，加快電池內部的氧化還原動力學［13-14］。然而，由于LDHs 本身的導電性較差，導致LDHs 基正極材料的硫利用率低、循環穩定性差等問題，阻礙了其作為高性能鋰硫正極的進一步應用。Zhang 等人［15］通過將納米硫顆粒封裝在NiCo-LDH 殼內，利用還原氧化石墨烯(rGO）和碳納米管(CNT)創建相互連接的導電網絡，用于提升S@NiCo-LDH 材料的導電性。然而，非極性的碳材料只能延緩卻不能抑制穿梭效應，極性的多硫化鋰可以很容易地從碳表面重新溶解在電解液中［16］。因此，Luo 等人［17］開發了一種原位磷酸化LDHs的方法，以ZIF-67為模板制備空心NiCo-LDH，經過輕度磷酸化后成功轉化為磷酸化NiCoP4O12。這種原位磷酸化NiCoP4O12材料保留了NiCo-LDH 的中空形貌，用于儲存活性硫同時暴露出更多的活性位點抑止多硫化物。近幾年，不少研究者采用MOFs 為模板，合成具有特定結構的LDHs，以適應高負載硫正極充放電過程中的體積膨脹［13］［14］［18］。

本文以ZIF-67 作為模板，通過結構設計和制備工藝調控，構筑了具有中空結構的NiCo-LDH/Co9S8作為硫的宿主材料。以LDHs 為前驅體和功能單元，通過硫化合成異質結構提高自身導電性，通過自犧牲模板和原位硫化制備出具有中空結構的NiCo-LDH/Co9S8。相比于單一LDHs導電性差，中空結構的NiCo-LDH/Co9S8可以極大地提高LDHs 的導電性，增大活性硫的存儲空間，進而增強正極活性硫轉化效率。同時，豐富的NiCo-LDH/Co9S8界面提供了高結構穩定性，快速電荷轉移，并增強了多硫化鋰轉化動力。因此，探索基于LDHs 的儲能功能材料開發具有良好的應用前景和現實意義。

1 實驗過程

1.1 實驗試劑

六水合硝酸鈷，六水合硝酸鎳，四水合氯化亞鐵，無水甲醇，無水乙醇，N,N-二甲基甲酰胺，二硫化碳，升華硫，N-甲基吡咯烷酮（NMP）（均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；2-甲基咪唑（分析純，上海麥克林生化科技有限公司）；硫化鋰，硫代乙酰胺1, 3-二氧戊環（DOL），乙二醇二甲醚（DME）（分析純，上海阿拉丁試劑有限公司）；聚偏二氟乙烯（PVDF）（廣東燭光新能源科技有限公司）。

1.2 實驗儀器

分析天平（ME204E 型，梅特勒-托利多儀器有限公司），超聲波清洗儀（YM-0220 型，奧立龍有限公司），真空干燥箱（DZF-6050 型，上海精宏科學儀器有限公司），氬氣手套箱（Universal 型，上海米開羅那技術有限公司），手動切片機（MSK-T10 型），自動涂布機（MSK-AFA-II-VC 型），電動封裝機（MSK-160E 型，合肥科晶材料技術有限公司），藍電測試系統（CT3002A 型，武漢市藍電電子股份有限公司），電化學工作站（CHI-604E 型，上海辰華儀器有限公司）。

1.3 ZIF-67的制備

稱量摩爾比為1∶4 的六水合硝酸鈷（Co(NO3)2·6H2O）和2-甲基咪唑（C4H6N2），分別溶解在一定量的甲醇中。溶解后，快速將溶解2-甲基咪唑的甲醇溶液倒入硝酸鈷的甲醇溶液中，劇烈攪拌30 min。將混合溶液在室溫下靜置24 h 后，通過真空抽濾收集沉淀物，并用甲醇洗滌3次。最后，將沉淀物在60°C 真空干燥箱中烘干過夜，得到紫色產物ZIF-67。

1.4 ZIF@NiCo的制備

稱量質量比為1:2 的ZIF-67 和六水合硝酸鎳（Ni(NO3)2·6H2O），分別分散在無水乙醇中。充分溶解后，將上述兩種溶液混合均勻后轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中。將反應釜放置在鼓風干燥箱中，反應溫度為120°C，反應時間為2 h。待冷卻至室溫后，將反應釜內沉淀物通過真空過濾收集，并用乙醇反復清洗，最后在真空干燥箱中60°C 干燥6 h，得到灰紫色產物，命名為ZIF@NiCo。

1.5 NiCo-LDH的制備

將240 mg 的ZIF@NiCo 分散于無水乙醇和去離子水的混合溶液中，超聲分散，然后在90 °C 下冷凝回流20 min。通過真空過濾收集沉淀物，并用乙醇反復洗滌后，將沉淀物在真空干燥箱中60 °C 干燥過夜，得到青綠色產物，命名為NiCo-LDH。

1.6 NiCo-LDH/Co9S8的制備

將質量比為2∶3 的NiCo-LDH 和硫代乙酰胺（TAA）分散在一定量的無水乙醇中，劇烈攪拌30 min后，將混合溶液轉移到高壓反應釜中。將反應釜放置在鼓風干燥箱中，反應溫度為100°C，反應時間為2 h。待冷卻至室溫后，將沉淀物通過真空過濾收集，并用乙醇反復清洗，最后在真空干燥箱中60°C 干燥過夜，得到黑色產物，命名為NiCo-LDH/Co9S8。

1.7 FeNiCo-LDH的制備

將質量比為1∶2 的ZIF@NiCo 和四水合氯化亞鐵（FeCl2·4H2O）分散在一定量的甲醇中。將混合溶液在室溫下攪拌4 h。用真空過濾收集沉淀物，并用乙醇反復洗滌后，將沉淀物在真空干燥箱中60°C 干燥過夜，得到黃色產物，命名為FeNiCo-LDH。

1.8 硫正極復合材料的制備

將0.1 g 的NiCo-LDH、FeNiCo-LDH 和NiCo-LDH/Co9S8材料分散在10 mL 的二甲基甲酰胺（DMF）中。接著將0.4 g的升華硫溶于20 mL 二硫化碳（CS2）中，得到S/CS2溶液。將上述兩種溶液混合后，在50°C下攪拌直至CS2完全揮發，硫復合材料析出后，通過真空過濾收集沉淀物并進行真空干燥。將沉淀物進一步研磨后，放入充滿氬氣的管式爐中，在200°C 下保溫30 min，得到硫正極復合材料，分別命名為S@NiCo-LDH、S@NiCo-LDH/Co9S8、S@FeNiCo-LDH。

1.9 正極漿料和正極片的制備

將質量比為7∶2∶1 的硫正極復合材料、乙炔黑、PVDF 混合均勻。然后將上述混合粉體加入NMP 溶劑中攪拌12 h，制備出均勻的漿料。將漿料涂布到碳布上，涂布厚度為300 μm，放置在真空干燥箱中干燥過夜。干燥后使用切片機裁成直徑為12 mm 的正極片以待組裝扣式電池使用。

1.10 材料表征

掃描電鏡（SEM, ZEISS Gemini 300）和透射電鏡（TEM,FEI Tecnai F20）用于表征樣品形貌和結構。X射線衍射儀（XRD, 布魯克D2 PHASER）表征樣品結晶度和結構。熱重分析儀（TG, TG 209F3）表征硫正極復合材料的實際載硫含量。紫外/可見分光光度計（UV-vis,UV-5500PC）表征溶液中Li2S6的含量，以此為依據分析樣品吸附多硫化鋰的性能。電化學工作站測試材料的循環伏安特性，測試掃描速率為0.1 mV/s，掃描范圍為1.7 V-2.8 V。

2 實驗結果與討論

2.1 樣品的設計、形貌和組成分析

通過SEM 對S@NiCo-LDH/Co9S8材料的形貌演化過程進行表征。圖1（a）和（b）給出了ZIF-67 晶體和ZIF@NiCo 的SEM 圖。ZIF-67 晶體具有全等菱形面組成的十二面體結構，平均粒徑約為800nm—1000 nm。ZIF@NiCo 復刻了十二面體結構，只是包覆后表面明顯粗糙。NiCo-LDH和FeNiCo-LDH 保留了ZIF-67 的十二面體形貌，并且衍生出具有明顯孔洞的中空結構（圖1（c）（d））。將NiCo-LDH 硫化后，生成的NiCo-LDH/Co9S8易燃并延續了NiCo-LDH 的納米籠結構（圖1（e））。從圖1（f）可以看出，NiCo-LDH/Co9S8與硫復合后得到的S@NiCo-LDH/Co9S8沒有出現結構塌陷，其中空十二面體的結構為活性硫提供了充足的空間。從圖1（a）-（f）可以看出材料制備過程中保持了ZIF 模板的十二面體結構，LDH 呈二維片層結構，有一定的堆疊，說明由于通過添加Ni2+、Fe2+對ZIF-67 自模板進行優化蝕刻，可以誘導LDHs 殼層的形成和生長。

圖1（a）ZIF-67；（b）ZIF@NiCo；（c）NiCo-LDH；（d）FeNiCo-LDH；（e）NiCo-LDH/Co9S8；（f）S@NiCo-LDH/Co9S8的SEM圖

圖2 是NiCo-LDH、FeNiCo-LDH、NiCo-LDH/Co9S8和S@NiCo-LDH/Co9S8材料的SEM 圖及對應的EDS元素分布。圖2（a）-2（f）中復合材料的EDS元素映射顯示N，Co 以及S 在整個中空納米籠框架中均勻分布。圖2（c）沒有Fe元素，圖2（d）（c）在納米籠區域均勻分布Co 和Ni 元素，證明NiCo-LDH 中沒有Fe 離子。而在圖2（h）-2（j）中分布有Fe、Ni 和Co 元素，證明FeNiCo-LDH 材料的成功合成。如圖2（p）-2（t）所示，硫負載后，顯現出S 元素均勻分布在納米籠范圍內，證明NiCo-LDH/Co9S8與硫成功復合。中空納米籠的結構依舊保持良好，表明該結構的高度穩定性，同時未在表面觀察到硫顆粒，說明硫被成功封裝于LDH/Co9S8納米籠中。

圖2（a）NiCo-LDH的SEM圖及其（b）-（e）EDS元素分布；（f）FeNiCo-LDH 的SEM圖及其（g）-（j）EDS元素分布;（k）NiCo-LDH/Co9S8的SEM圖及其（l）-（o）EDS元素分布圖；（p）S@NiCo-LDH/Co9S8的SEM圖及其（q）-（t）EDS元素分布

通過TEM 進一步驗證了材料的核殼結構形貌。圖3（a）與圖3（b）分別是蝕刻前后ZIF@NiCo 和NiCo-LDH 的形貌。ZIF@NiCo 具有明顯的核殼結構，此時內部的ZIF-67 沒有被完全蝕刻。完全蝕刻后的NiCo-LDH 顯示出的中空十二面體結構，ZIF-67 核完全消失，表面出現NiCo-LDH 納米片堆疊。這是由于金屬離子水解/共沉淀在ZIF-67 表面生成LDHs 納米片，加入硝酸鎳后，水解的NO3-離子和溶解氧將部分Co2+氧化，隨后與水解的Ni2+在OH-作用下在表面發生共沉淀形成LDHs 外殼，與此同時，Ni2+水解過程釋放的質子逐漸蝕刻ZIF-67模板，復刻下ZIF-67的形貌，形成中空納米籠結構。圖3（c）是FeNiCo-LDH 材料的TEM 圖像，可以看到FeNiCo-LDH 外面附著許多LDHs 納米片，增大了整個材料的比表面積。圖3（d）給出的是經過硫化處理得到的NiCo-LDH/Co9S8的TEM 圖像，可以看出其依然保持良好的中空納米籠形貌，但表面的納米片顯示出一些局部變形，可能是由于Co9S8的形成。結合前面SEM EDX 面掃描（圖2（m）-2（o））揭示了鎳、鈷和硫元素在復合材料上的均勻分布，同樣證實了Co9S8的形成。

圖3（a）ZIF@NiCo；（b）NiCo-LDH；（c）FeNiCo-LDH；（d）NiCo-LDH/Co9S8的TEM圖

圖4（a）是NiCo-LDH、FeNiCo-LDH 和NiCo-LDH/Co9S8材料及其與硫復合后的XRD 譜圖。通過圖4（a）可以看到，NiCo-LDH 和FeNiCo-LDH 在11.0°、22.4°、34.2°和60.8°的衍射峰分別對應NiCo-LDH 的（003）（006）（012）和（110）特征峰（JCPDS 40-0216），表明LDH 結構的成功構筑。FeNiCo-LDH 納米籠的衍射峰略微向小角度偏移，可能是由于Fe2+插入LDHs 的陽離子層，導致面間距離增大引起的[12]。NiCo-LDH/Co9S8 的衍射峰包含NiCo-LDH 的（003）（006）（012）和（110），還出現對應Co9S8的（311）和（531）晶面衍射峰（JCPDS 86-2273），證明硫化后復合材料中Co9S8的存在。值得注意的是NiCo-LDH/Co9S8 在（003）晶面的峰寬化，可能是Co9S8晶體的生成部分損害了NiCo-LDH的晶形結構。

圖4 NiCo-LDH、FeNiCo-LDH、NiCo-LDH/Co9S8（a）及其與硫復合后（b）的XRD射線衍射譜圖

圖4（b）是NiCo-LDH、FeNiCo-LDH 和NiCo-LDH/Co9S8三種材料與硫復合后的XRD 圖譜。S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8的衍射峰與硫（JCPDS 08-0247）的特征衍射峰一致，表明構筑的中空納米籠復合材料中硫的存在。

為了確定硫在復合材料中的質量占比，對S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8材料進行了熱重分析。如圖5（a）所示，三種材料的活性硫含量分別約為76 wt%、78 wt%和79 wt%，說明構筑的中空結構能夠實現高硫負載量。為了研究NiCo-LDH、FeNiCo-LDH 和NiCo-LDH/Co9S8三種材料吸附Li2S6的能力，進行了吸附實驗和UV-vis 測試。將20 mg的樣品與7 mL的Li2S6溶液搖勻混合后，靜置12 h得到上清液。

圖5（a）S@ NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8材料的TG圖；（b）NiCo-LDH、FeNiCo-LDH 和NiCo-LDH/Co9S8宿主材料吸附Li2S6后的UV-vis吸收光譜圖

圖5（b）是上清液對Li2S6的紫外—可見吸收光譜，Li2S6在260 nm 和340 nm 附近有兩個信號峰，加入NiCo-LDH/Co9S8材料后，Li2S6溶液的峰強度明顯降低，其次是NiCo-LDH和FeNiCo-LDH。該結果與圖5（b）中內置視覺對照試驗照片一致。NiCo-LDH 和NiCo-LDH/Co9S8使Li2S6溶液完全脫色，FeNiCo-LDH使棕黃色的Li2S6溶液部分脫色，表明LDH/Co9S8對LiPSs具有更強的捕獲能力。

2.2 電化學性能測試分析

為了解三種硫正極復合材料的反應機理和可逆性，對三種材料組裝成扣式電池進行循環伏安法（CV）測試。以S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8為正極材料，鋰片為負極組裝成紐扣電池，經稱量，極片的硫面載量為3 mg/cm2。

圖6（a）是三種硫正極復合材料的CV 曲線。在放電過程中，S@NiCo-LDH/Co9S8在2.35 V 和2.05 V左右出現兩個還原峰，分別表示S8還原為可溶性長鏈多硫化鋰及進一步還原為不溶性Li2S2/Li2S 的過程。在充電過程中均顯示出以A1 為中心的氧化峰，代表Li2S2/Li2S 向S8的可逆氧化過程。圖中S@NiCo-LDH/Co9S8的還原峰與氧化峰的電位差最小。表明S@NiCo-LDH/Co9S8電極的多硫化鋰轉化動力學最強，這與前面的Li2S6吸附實驗結果一致。此外，相比S@NiCo-LDH 和S@FeNiCo-LDH 電極，S@NiCo-LDH/Co9S8電極在1.95 V 附近的峰型更尖銳，且表現出正偏移，表明S@NiCo-LDH/Co9S8異質結構有利于促進長鏈LiPSs 向Li2S2/Li2S 的還原反應動力學，進而降低電池的極化。

圖6（b）是S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8的電化學阻抗譜。三個材料的能斯特譜圖均由電荷轉移阻抗（Rct，高頻區的半圓）和電極中的鋰離子擴散（Wo，低頻區的斜線）組成。通過Zview 軟件進行擬合后得出S@NiCo-LDH/Co9S8電極的Rct最?。?5.9 Ω），明顯小于S@NiCo-LDH 和S@FeNiCo-LDH，這主要由于異質結構中高電導率的Co9S8的嵌入能夠極大地增強材料的導電性，加快電子傳輸，從而提高循環過程中活性物質的利用率。

圖7 展示了S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8電極在不同電流密度下的充放電容量與電壓關系。對比圖7（a）（b）（c）可以看出，三個電極在不同倍率下的充放電平臺和趨勢與鋰硫電池的充放電平臺一致，其中S@NiCo-LDH/Co9S8電極的充放電曲線在不同電流密度下都表現出穩定的平臺，并且具有最小的過電位，再次證實了Co9S8異質結構電極的構筑能夠增強鋰硫電池正極的穩定性。

圖7（a）S@NiCo-LDH；（b）S@FeNiCo-LDH；（c）S@NiCo-LDH/Co9S8在不同倍率下的容量與電壓關系曲線圖

圖8（a）展示了S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8電極的倍率性能。從圖中可看出，S@NiCo-LDH/Co9S8電極在0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C和2 C 電流密度下的放電比容量分別為1412.1 mAh/g、1294.2 mAh/g、1214.1 mAh/g，1128.8 mAh/g 和964.2 mAh/g。在電流密度回到0.1 C時，電極的放電容量回到1337.7 mAh/g，表現出出色的倍率性能和電化學可逆性。

圖8 S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8電極的倍率性能對比圖（a）及其在（b）0.2 C、（c）0.5 C、（d）1 C下的循環曲線圖

圖8（b）（c）（d）是S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH和S@NiCo-LDH/Co9S8材料在0.2 C、0.5 C、1 C 倍率下的長周期循環性能。電流密度在0.2 C 時，S@NiCo-LDH/Co9S8電極初始放電比容量為1291.3 mAh/g，循環300 周后庫倫效率為95.1%，容量衰減至987.2 mAh/g，而S@NiCo-LDH 和S@FeNiCo-LDH 電極的初始放電比容量分別為1108 mAh/g 和1060.1 mAh/g，300 周放電后庫倫效率僅有90.6%和93%。0.5 C 時S@NiCo-LDH/Co9S8電極初始放電比容量達到1214.1 mAh/g，在第391 周循環后容量為1145.8 mAh/g，容量保持率達到94 %，而S@NiCo-LDH 和S@FeNiCo-LDH 電極的循環壽命僅有300 周和208 周，容量保持率分別僅有52.7%和61.8%。在1 C倍率下，S@NiCo-LDH/Co9S8電極的初始比容量達到1132.8 mAh/g，在第685周仍能保持96.2%的庫倫效率和1023.8 mAh/g的放電比容量，高于S@NiCo-LDH 和S@FeNiCo-LDH電極的初始比容量（703 mAh/g，905.9 mAh/g）和循環壽命（290周，336周。）

以上可看出，由于LDH/Co9S8異質結構的構筑，S@NiCo-LDH/Co9S8具有最為優異的倍率性能和循環性能，LDH/Co9S8不僅對多硫化鋰起到物理限制作用，而且能夠有效促進LiPSs 轉化，從而抑制穿梭效應，增強電池的倍率性能。

3 小 結

本文以ZIF-67 為犧牲模板，制備得到中空納米籠結構的NiCo-LDH 和FeNiCo-LDH 材料，并進一步原位硫化制備了NiCo-LDH/Co9S8。將三種材料作為硫的宿主，與硫復合后的S@NiCo-LDH、S@FeNiCo-LDH 和S@NiCo-LDH/Co9S8材料硫含量分別高達76 wt%、78 wt%和79 wt%。對三種材料進行電化學測試表明，S@NiCo-LDH/Co9S8具有最佳的電化學性能，在0.2 C 倍率下，S@NiCo-LDH/Co9S8的初始放電容量高達1291.3 mAh/g，1 C 大倍率長周期循環充放電測試下，685 周后可逆容量為1023 mAh/g，容量保持率達到90%，庫倫效率超過96%。S@NiCo-LDH/Co9S8可以有效抑制穿梭效應，提高長循環壽命主要歸功于以下幾項因素的協同作用：（1）中空納米籠結構提供了高負載活性硫的空間；（2）LDHs二維納米片構筑的高導電納米籠網絡提高了電子傳導和鋰離子擴散通道，同時為硫的體積膨脹提供了緩沖；（3）Co9S8可作為優異的催化活性中心，促進LiPSs 的液相轉化及液固轉化。本研究為LDHs 在Li-S 電池領域的應用提供新的思路，為設計長循環壽命鋰硫電池正極材料提供新的策略。