贺高红/李祥村EnSM：消除异质表面之间的带隙，实现Li-S电池的快速电子转移和氧化还原反应

如何设计配置合理的催化剂体系，以减轻多硫化物（LiPSs）在锂硫电池中的穿梭效应并增强其转化动力学，仍然是一项挑战。

图1. 材料合成及表征

大连理工大学贺高红、李祥村等通过离子迁移捕获过程构建了一种新型Cu-CeO_2-x异质界面，以解决上述问题。具体而言，这项工作通过静电纺丝和分级碳化方法构建了负载Cu-CeO_2-x异质结构的碳纳米纤维膜（Cu-CeO_2-x@CNF），并将其用作Li-S电池正极和隔膜之间的夹层。

研究显示，CNF中的连续碳骨架不仅具有高导电性，还能提供足够的孔隙以适应固态硫基底的体积膨胀。另外，与传统的异质结构不同，Cu和CeO₂之间的相互作用通过阻碍CeO₂的团聚而增加了异质界面（Cu-CeO_2-x）的面积，同时促进了Cu在CeO₂表面的分散。

这种相互作用还能增加界面上氧空位的含量，从而有利于Li-S电池的催化转化。更重要的是，氧空位含量的增加还改变了Cu-CeO_2-x的能带结构，导致原子间发生轨道杂化，越过费米能级，带隙消失。这一特性降低了催化过程的反应能垒，加速了Li-S电池的转化，并抑制了穿梭效应。

图2. 对LiPSs的催化

最终，Cu-CeO_2-x可以加速LiPSs的催化转化和Li₂S的分解，因此，在电流密度为2 C的条件下，Li-S电池经过800次循环后可达到626 mA h g^-1的优异性能，每次循环的衰减率仅为0.046%。总体而言，这项研究揭示了异质界面氧空位和带隙消失的形成机理，为合理设计各种异质结构的Li-S电池材料开辟了新的前景。

图3. Li-S电池性能

Eliminating Bandgap Between Cu-CeO2-x Heterointerface Enabling Fast Electron Transfer and Redox Reaction in Li-S Batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102983

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贺高红/李祥村EnSM：消除异质表面之间的带隙，实现Li-S电池的快速电子转移和氧化还原反应

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