金屬-硫電池中復(fù)雜的多硫化物電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化過程包括三個(gè)步驟：吸附、催化和解吸過程。盡管人們?yōu)榱私飧鱾€(gè)步驟（尤其是吸附和催化過程）付出了巨大努力，但針對整個(gè)過程的研究仍然很少。

圖1. 材料表征

四川大學(xué)羅江水、魯汶大學(xué)Xuan Zhang、Jan Fransaer等采用了一系列具有相同中空形態(tài)的磷化鈷（CoP、CoP₂和CoP₃）作為模型電催化劑，研究了解吸過程的意義，并討論了多硫化物的吸附、催化和解吸之間的平衡問題。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與CoP和CoP₃相比，CoP₂對多硫化鋰（LiPSs）具有適度的吸附作用，從而增強(qiáng)了S₈還原成Li₂S的動(dòng)力學(xué)，并調(diào)節(jié)了短鏈LiPSs的解吸。理論計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)，與CoP和CoP₃相比，適度吸附LiPSs的CoP₂表現(xiàn)出更好的LiPSs氧化還原動(dòng)力學(xué)。

圖2. 催化性能研究

因此，當(dāng)這些材料用作鋰硫電池的正極催化劑時(shí)，CoP₂-S電極在1 C時(shí)的初始比容量為1004 mAh g^-1，在5 C時(shí)的倍率容量為534 mAh g^-1，容量保持率為86% （分別是CoP和CoP₃的2.6倍和2.0倍）。

此外，為了驗(yàn)證其循環(huán)穩(wěn)定性，作者采用了使用CoP₂的Li-S軟包電池，其在0.2C和0.4C條件下，經(jīng)過100次充放電循環(huán)后，容量保持率分別為78%（五層組裝）和88%（三層組裝）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算分析表明，要提高Li-S電池的氧化還原動(dòng)力學(xué)，需要調(diào)整完整的吸附-催化-解吸鏈，而不是只關(guān)注其中的一個(gè)步驟。

圖3. 電化學(xué)性能對比

Balancing Adsorption, Catalysis, and Desorption in Cathode Catalyst For Li–S Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301551