李和兴/刘翔鹏Nano Energy：4C循环400次，基于电催化剂的高性能锂硫电池！

2022年11月2日上午12:19 • 顶刊 • 阅读 60

锂硫(Li-S)电池在下一代高能量密度存储设备中有着巨大的前景，然而，穿梭效应和迟缓的转换动力学严重阻碍了其发展。

上海师范大学李和兴、刘翔鹏等选择了简便的喷雾干燥策略来构建嵌入介孔碳基质的氮空穴调控的Mo₂N量子点（QMo₂N-V）作为功能性电催化剂，并详细研究了量子点和空位工程在Li-S化学中的双重作用。

图1. 材料制备及作用示意

研究显示，Mo₂N量子点为多硫化物的化学吸附和转化提供了丰富的活性点。此外，由于局部电子结构的调节，氮空位加强了对多硫化物的亲和力，并进一步加速了它们的氧化还原转化。

此外，QMo₂N-V呈现出中空的球形结构，具有良好的导电性，它像微反应器一样有效地捕获扩散的多硫化物并促进原位快速反应。

图2. Li-S电池性能

结果，采用QMo₂N-V隔膜的Li-S电池即使在4 C条件下经过400次循环后仍具有510 mAh g^-1的可逆容量，这表明其具有良好的循环稳定性。

此外，在贫电解液条件下（E/S = 5.0 μL mg^-1），8.1 mg cm^-2的高硫负载下实现了高达6.6 mAh cm^-2的面积容量。总的来说，这项工作提出了一个量子点和空位工程的组合策略，以实现快速的多硫化物转化和持久的循环稳定性，在实用的Li-S电池中显示出巨大的潜力。

图3. 对多硫化物的吸附与催化转化

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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