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Adv. Sci.：通過晶體表面工程增強(qiáng)多硫化物的吸附與催化轉(zhuǎn)化

鋰硫（Li-S）電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)有著巨大的前景，但臭名昭著的多硫化鋰（LiPSs）穿梭效應(yīng)以及緩慢的硫轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)困擾著其應(yīng)用。

滑鐵盧大學(xué)陳忠偉、華南師范大學(xué)張永光、王新、金名亮等開發(fā)了獨(dú)特的Co₃O₄/N摻雜的還原氧化石墨烯（Co₃O₄/N-rGO）復(fù)合材料，作為鋰硫（Li-S）電池有利的硫固定劑和促進(jìn)劑。

圖1. 材料制備

本文所制備的Co₃O₄納米多面體（Co₃O_4-NP）和Co₃O₄納米立方體分別暴露出（112）和（001）表面，具有不同的Co²⁺/Co³⁺位點(diǎn)的原子結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算證實(shí)，具有不同氧化態(tài)的八面體配位Co³⁺（Co³⁺_Oh）位點(diǎn)與四面體配位Co²⁺位點(diǎn)相比，能優(yōu)化多硫化鋰的吸附和催化轉(zhuǎn)化。特別是，負(fù)載在N-rGO上的Co₃O₄-NP晶體暴露出具有充足的Co³⁺_Oh活性位點(diǎn)的（112）平面，對多硫化物表現(xiàn)出更強(qiáng)的吸附性和卓越的催化活性，從而抑制了穿梭效應(yīng)。

圖2. 對多硫化物的吸附與催化

受益于上述優(yōu)勢，S@Co₃O₄-NP/N-rGO正極具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，例如，具有穩(wěn)定的循環(huán)能力，在1C下的500次循環(huán)中具有0.058%的低容量衰減率，具有3C的極佳倍率能力，以及4.1 mAh cm-2的高面積容量。總體而言，這種催化劑的設(shè)計(jì)結(jié)合了晶體表面工程和氧化狀態(tài)調(diào)節(jié)策略，為解決Li-S電池的復(fù)雜問題提供了新方法。

圖3. Li-S電池性能

Oxidation States Regulation of Cobalt Active Sites through Crystal Surface Engineering for Enhanced Polysulfide Conversion in Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202202352

原創(chuàng)文章，作者：華算老司機(jī)，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2022/10/02/a3418732d1/

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