单原子催化剂在Li-S电池中关于缓解多硫化物穿梭效应和缓慢氧化还原反应动力学的相关研究变得越来越多,但是人们对于单原子配位结构和Li-S电池性能之间的结构-活性关系仍并不清楚。
有鉴于此,武汉理工大学麦立强教授、许絮副教授等报道设计P、S不对称共配位单原子(CoSA-N3PS),起到增强Co中心原子催化活性的能力,而且促进Co原子和S原子之间的d-p轨道杂化,因此限制多硫化物并且加快硫的双方向氧化还原。
本文要点
(1)
使用不对称配位单原子位点构筑Li-S电池,在5C倍率循环2000圈的过程中,平均性能衰减的速率仅为0.027 %。CoSA-N3PS催化剂具有由于的催化活性,因此能够在高达10C倍率表现优异的性能(619 mAh g-1)。组装的电池包在0.2 C倍率进行100圈循环后的放电容量仍达到660 mAh g-1。在6 mg cm-2的较高硫负载时,仍能够提供4.4 mAh g-2的容量。
(2)
这项工作展示了调节SACs单原子催化剂的配位环境对于高性能Li-S电池的重要性。
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Chenxu Dong, Changning Ma, Cheng Zhou, Yongkun Yu, Jiajing Wang, Kesong Yu, Chunli Shen, Jiapei Gu, Kaijian Yan, Aqian Zheng, Minjian Gong, Xu Xu, Liqiang Mai, Engineering d-p Orbital Hybridization with P, S Co-Coordination Asymmetric Configuration of Single Atoms Toward High-Rate and Long-Cycling Lithium–Sulfur Battery, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202407070
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202407070