近日，化學與材料科學學院在《ACS Nano》在線發(fā)表了題為“Electrochemical Restructuring Driven Catalytic Cycle of Bi-Based Heterojunctions for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries”的研究論文，我院碩士研究生黃奧和林學院孔令龍副教授為本文共同第一作者，王璐副教授、李麗芳教授、徐靜教授為本文共同通訊作者，山東農(nóng)業(yè)大學為本論文唯一完成單位。

鋰硫電池具有高理論能量密度（2600 Wh kg?1和2800 Wh L?1），用作正極活性材料的硫單質(zhì)（理論比容量為1675 mAh g?1）儲量豐富且環(huán)境友好，因而極具發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢蛘龢O緩慢的氧化還原動力學以及可溶性中間產(chǎn)物多硫化鋰的“穿梭效應”導致電池的應用性能與實際要求相差較大。設計構(gòu)筑同時加速S還原和Li2S氧化過程的高效雙向催化載體，并提高催化位點活性，是解決該問題的有效手段。

圖1. 研究工作圖示摘要

本研究中，作者首次提出在硫正極中引入具有合適氧化還原電位的轉(zhuǎn)化型材料作為載體，通過電化學驅(qū)動的結(jié)構(gòu)重構(gòu)進一步產(chǎn)生高活性的催化位點，并基于BiVO4的電化學轉(zhuǎn)化反應原位構(gòu)建了Bi/非晶Li3VO4(a-Li3VO4)和Bi2S3/a-Li3VO4異質(zhì)結(jié)的可逆催化循環(huán)體系，實現(xiàn)了硫正極的高效可逆電化學轉(zhuǎn)化。相應硫正極在10.3 mg cm?2的高硫負載量下循環(huán)120次后仍保有7.5 mAh cm?2的高可逆容量，且能夠在3 C的大倍率下穩(wěn)定循環(huán)500周，對應的容量衰減率僅為0.06%/周。

本研究利用電化學誘導結(jié)構(gòu)重組設計了高性能硫正極催化劑，為高比能鋰硫電池的構(gòu)筑提供了新的視角和思路。

該研究工作得到了國家自然科學基金項目、山東省自然科學基金課題和山東省高等學校青創(chuàng)人才引育計劃的資助。

全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c12279

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波