​刘瑞平/杨金霖AFM：强亲锂性和亲硫性的双向催化剂用于锂硫电池

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​刘瑞平/杨金霖AFM：强亲锂性和亲硫性的双向催化剂用于锂硫电池
锂硫电池（LSBs）的应用由于臭名昭著的穿梭效应、迟缓的氧化还原动力学和不规则的Li2S沉积而受到极大的阻碍，这导致了大极化和快速的容量衰减。
​刘瑞平/杨金霖AFM：强亲锂性和亲硫性的双向催化剂用于锂硫电池
图1. 材料制备及表征
中国矿业大学(北京)刘瑞平、新加坡南洋理工大学杨金霖等通过镁热脱氮技术制造了由缺氮石墨氮化物（ND-g-C3N4）和MgNCN组成的异质结构，以实现具有高能量密度和快速反应动力学的LSB。研究显示，它可以通过MCN的强极性克服与锂多硫化物（LiPSs）结合能量弱的问题，再加上C3N4的高比表面积提供丰富的缺陷来捕捉LiPS，从而缓解穿梭效应。
此外，由于MCN具有良好的导电性、N的亲锂性和Mg的亲硫性，因此，可以加速还原和氧化过程，更新催化表面，从而提高锂硫电池的电化学性能。
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图2. 对多硫化锂的吸附与催化
正如预期的那样，以MgNCN/ND-g-C3N4为中间层的LSBs表现出显著的电化学性能，在4C时的放电容量为650 mAh g-1，同时，在1C下的400次循环中可以达到每循环0.008%的低容量衰减。即使在5.1mg cm-2的高面硫负载下，在0.5C（64.18%）和1C（90.46%）也能实现出色的容量保持。所提出的策略为具有高效催化剂的LSBs设计开辟了一条新途径。
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图3. 锂硫电池性能
Bidirectional Catalyst with Robust Lithiophilicity and Sulfiphilicity for Advanced Lithium–Sulfur Battery. Advanced Functional Materials 2023. DOI：10.1002/adfm.202302267

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