圖文導(dǎo)讀

圖1：Cu-SNC的制備過程、XRD譜圖、掃描電鏡（SEM）圖像、透射電鏡（TEM）圖像、高分辨率透射電鏡（HRTEM）圖像、N 1s和C 1s XPS光譜、以及HAADF-STEM和對(duì)應(yīng)的EDS元素分布。

圖2：循環(huán)伏安法（CV）研究初始Li₂S激活過程，Tafel曲線、初始恒流充電曲線、DFT計(jì)算優(yōu)化的Li₂S吸附幾何結(jié)構(gòu)和吸附能量、Li₂S轉(zhuǎn)化路徑和能量勢(shì)壘。

圖3：CV掃描、Tafel曲線、初始放電曲線和第10次充放電曲線。

圖4：XRD和XPS研究CuS-NC/Li₂S正極在充放電過程中的結(jié)構(gòu)變化。

圖5：直流極化測(cè)量和DFT計(jì)算。

圖6：CuS-NC/Li₂S和NC/Li₂S正極的長(zhǎng)期循環(huán)性能和庫(kù)侖效率，以及在不同電流密度和質(zhì)量負(fù)載下的倍率性能。

圖7：CuS-NC/Li₂S正極的電化學(xué)性能與其他文獻(xiàn)中的固態(tài)Li₂S電池進(jìn)行比較。

總結(jié)展望

本研究中，通過將內(nèi)嵌CuS納米晶（CuSNC）的氮摻雜碳作為L(zhǎng)i₂S的宿主，成功開發(fā)了新型全固態(tài)鋰硫電池正極材料。CuSNC/Li₂S正極在1.0 mA cm^-2的電流密度下，經(jīng)過500個(gè)循環(huán)后，容量衰減率低至每循環(huán)0.05%，顯示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，在高Li₂S負(fù)載條件下，CuSNC/Li₂S正極能夠提供高達(dá)9.6 mAh cm^-2的放電容量，盡管循環(huán)次數(shù)有限，但容量保持率仍達(dá)到92%。DFT計(jì)算結(jié)果表明，CuS與Li₂S之間存在更強(qiáng)的吸附作用，且Li₂S在CuS表面的分解能壘和Li⁺的遷移能壘都顯著降低，這有助于促進(jìn)硫的轉(zhuǎn)化化學(xué)過程，類似于電催化效應(yīng)。這項(xiàng)工作不僅提供了提高全固態(tài)鋰硫電池性能的有效策略，而且為設(shè)計(jì)新型正極材料提供了新的見解。未來的研究將集中在開發(fā)具有更高離子和電子導(dǎo)電性的混合導(dǎo)電宿主材料，以保持所報(bào)告的催化特性，并增加正極復(fù)合物中Li₂S的比例。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：A Nanocrystallite CuS/Nitrogen-Doped Carbon Host Improves Redox Kinetics in All-Solid-State Li2S Batteries

期刊：Advanced Energy Materials

DOI：10.1002/aenm.202400845