在下一代高比能電池技術路線中，鋰硫電池憑借 2600 Wh/kg 的超高理論能量密度，以及硫資源儲量充足、環境友好等特性，被公認為最具發展前景的技術方向之一。但長期以來，正極集流體的設計優化并未獲得足夠重視，成為制約電池性能提升的隱性瓶頸。
傳統二維鋁箔集流體雖導電性能優異、制備工藝成熟，但表面致密無孔，在高硫負載場景下極易造成活性物質堆積、離子傳輸受阻；同時鋁箔對多硫化物吸附能力薄弱，難以抑制穿梭效應，最終導致活性物質流失、電池循環穩定性下降。三維碳布集流體依托多孔網絡結構，可提供充足的離子擴散通道，也能緩沖電極體積變化，但其不規則的大孔結構，加上非極性碳與極性多硫化物之間相互作用偏弱，依舊無法有效錨定多硫化物，催化活性不足也進一步限制了電池容量的突破空間。
針對上述技術痛點，西安交通大學延衛、郗凱與王嘉楠教授團隊創新性提出層次化多孔集流體（HPCC）設計策略。該集流體以大孔三維碳布為基底，通過 B-H 偶聯反應在其內部生長共軛微孔導電聚合物（CMPs），孔徑控制在 0.8-1.6 nm，與多硫化物尺寸精準匹配，實現了物理限域與化學吸附的雙重固定效果。CMP 層還在碳布內部構建了豐富的介孔通道，顯著提升鋰離子傳輸通量。在此基礎上，團隊進一步通過電沉積工藝，在集流體表面均勻負載鈀納米顆粒催化劑，降低多硫化物轉化的反應活化能，加速吸附態多硫化物向穩定固相的動力學位點轉化。
這套設計融合了二維與三維集流體的結構優勢，構筑出集催化、吸附、電子 / 離子傳導功能于一體的一體化導電網絡。性能測試顯示，該 HPCC 集流體在 0.2 C 倍率下容量可達 1304 mAh/g；在 10.3 mg/cm2 的高硫負載條件下，循環 90 次容量衰減率僅為 0.42%/ 圈，體系能量密度達到 369 Wh/kg，具備良好的實際應用前景。
該研究成果以“分級多孔多功能集流體助力高性能鋰硫電池” （A Hierarchically Porous Multifunctional Current Collector for High-Performance Li-S Batteries）為題，發表在國際著名期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。西安交通大學為第一通訊單位，陳信博士（現就職于廈門海洋職業技術學院）為第一作者，延衛教授、王嘉楠教授與郗凱教授為通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金等項目的支持。研究團隊感謝西安交通大學分析測試中心及國家儲能產教融合創新平臺在材料表征方面提供的技術支持。
論文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75650
延衛教授主頁：https://gr.xjtu.edu.cn/yanwei/zh_CN/index.htm
王嘉楠教授主頁：https://gr.xjtu.edu.cn/wangjn116
郗凱教授主頁：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/0020210390
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