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?李和興/劉翔鵬Nano Energy：4C循環(huán)400次，基于電催化劑的高性能鋰硫電池！

鋰硫(Li-S)電池在下一代高能量密度存儲(chǔ)設(shè)備中有著巨大的前景，然而，穿梭效應(yīng)和遲緩的轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重阻礙了其發(fā)展。

上海師范大學(xué)李和興、劉翔鵬等選擇了簡便的噴霧干燥策略來構(gòu)建嵌入介孔碳基質(zhì)的氮空穴調(diào)控的Mo₂N量子點(diǎn)（QMo₂N-V）作為功能性電催化劑，并詳細(xì)研究了量子點(diǎn)和空位工程在Li-S化學(xué)中的雙重作用。

圖1. 材料制備及作用示意

研究顯示，Mo₂N量子點(diǎn)為多硫化物的化學(xué)吸附和轉(zhuǎn)化提供了豐富的活性點(diǎn)。此外，由于局部電子結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，氮空位加強(qiáng)了對(duì)多硫化物的親和力，并進(jìn)一步加速了它們的氧化還原轉(zhuǎn)化。

此外，QMo₂N-V呈現(xiàn)出中空的球形結(jié)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)電性，它像微反應(yīng)器一樣有效地捕獲擴(kuò)散的多硫化物并促進(jìn)原位快速反應(yīng)。

圖2. Li-S電池性能

結(jié)果，采用QMo₂N-V隔膜的Li-S電池即使在4 C條件下經(jīng)過400次循環(huán)后仍具有510 mAh g^-1的可逆容量，這表明其具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，在貧電解液條件下（E/S = 5.0 μL mg^-1），8.1 mg cm^-2的高硫負(fù)載下實(shí)現(xiàn)了高達(dá)6.6 mAh cm^-2的面積容量?？偟膩碚f，這項(xiàng)工作提出了一個(gè)量子點(diǎn)和空位工程的組合策略，以實(shí)現(xiàn)快速的多硫化物轉(zhuǎn)化和持久的循環(huán)穩(wěn)定性，在實(shí)用的Li-S電池中顯示出巨大的潛力。

圖3. 對(duì)多硫化物的吸附與催化轉(zhuǎn)化

Nitrogen-Vacancy-Regulated Mo2N Quantum Dots Electrocatalyst Enables Fast Polysulfides Redox for High-Energy-Density Lithium-Sulfur Batteries. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107922

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