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霍開(kāi)富/楊震AFM：通過(guò)莫特-肖特基電催化劑提高鋰硫電池的氧化還原動(dòng)力學(xué)

嚴(yán)重的穿梭效應(yīng)和緩慢的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)本質(zhì)上阻礙了Li-S電池的實(shí)際應(yīng)用。

圖1 材料制備示意圖

華中科技大學(xué)霍開(kāi)富、武漢科技大學(xué)Yang Zheng等提出了一種獨(dú)特的三維分層多孔莫特-肖特基電催化劑，該催化劑由空間限制在氮摻雜石墨烯微球（NGM）中的W₂C量子點(diǎn)（QD）組成，以用于調(diào)節(jié)硫電化學(xué)動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果表明，在W₂C QD/NGM異質(zhì)結(jié)界面上存在自發(fā)的電荷重排和誘導(dǎo)內(nèi)置電場(chǎng)，這有助于在放電/充電過(guò)程中降低多硫化物還原和Li₂S氧化的能量障礙。

此外，超小W₂C QD具有高電催化活性和優(yōu)異的導(dǎo)電性，可促進(jìn) 硫物種的轉(zhuǎn)化，而由褶皺石墨烯納米片組裝而成的分層多孔微球不僅能通過(guò)多重空間限制有效抑制多硫化物的穿梭，還能為活性硫的穩(wěn)定保留提供豐富的內(nèi)部空間和高導(dǎo)電性網(wǎng)絡(luò)，并在連續(xù)循環(huán)過(guò)程中保持正極結(jié)構(gòu)的完整性。

圖2 對(duì)多硫化物的吸附和催化

因此，W₂C QD/NGM/S電極表現(xiàn)出卓越的倍率性能（4 C時(shí)為741.2 mAh g^-1）和出色的循環(huán)穩(wěn)定性，1 C時(shí)的每圈容量衰減率低至0.054%。此外，采用所設(shè)計(jì)的W₂C QD/NGM/電極的Li-S電池即使在高硫負(fù)載下也能表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

這項(xiàng)研究為通過(guò)調(diào)節(jié)莫特-肖特基電催化劑的界面電荷再分布和多重空間限制來(lái)合理設(shè)計(jì)具有加速氧化還原動(dòng)力學(xué)的先進(jìn)電極配置提供了新的見(jiàn)解。

圖3 Li-S電池性能

Boosting Redox Kinetics of Sulfur Electrochemistry by Manipulating Interfacial Charge Redistribution and Multiple Spatial Confinement in Mott–Schottky Electrocatalysts. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202306115

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AFM：通過(guò)莫特-肖特基電催化劑提高鋰硫電池的氧化還原動(dòng)力學(xué)

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