Andreu Cabot/侴术雷ACS Nano：缺陷硒化铜作为锂硫电池的多功能硫主体！

锂硫电池（LSB）因其高能量密度、低成本和环境友好的高潜力而成为最有前途的储能技术之一，可溶性多硫化锂（LiPS）的穿梭和缓慢的Li-S转化动力学是其实际应用的两个主要障碍。

在此，西班牙加泰罗尼亚能源研究所/巴塞罗那大学Andreu Cabot教授、李梦瑶博士联合温州大学侴术雷教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校David Mitlin及王佳傲等人证明了通过基于溶液的简便方法生产的硒化铜纳米粒子（NPs）是LSB正极中有效的多功能硫主体材料。具体而言，作者开发了一种基于将TOP-Se络合物在220 °C下注入铜前体溶液中的快速合成方案，用于生产硒化铜NPs。

实验结果和计算数据都证明了硒化铜，尤其是Cu_1.8Se的优异电化学性能，这归因于1）存在亲锂/亲硫位点的组合，这有助于有效捕获LiPS和促进Li⁺扩散；2）Cu_1.8Se的高导电性与其高密度的铜空位相关；3）电池充放电过程中Li-S反应动力学的大幅改善，包括LiPS相变和Li₂S沉积/溶解。在测试的硒化铜中，有缺陷的立方Cu_1.8Se结构是捕获LiPS和催化加速Li-S可逆反应的最有效方法。

图1. 用于生产硒化铜的合成过程示意图

因此，S/Cu_1.8Se电极在所测试的不同电极中显示出最大的容量和最佳的倍率性能，在0.2 C时具有1218 mAh g^-1的高容量，在5 C时具有588 mAh g^-1的高容量。此外，高度缺陷的立方Cu_1.8Se表现出最好的可循环性，在3 C下循环1000次后仍保持527 mAh g^-1的高可逆容量，对应于每循环0.029% 的低容量衰减率。

甚至，在0.1 C的电流倍率、高达7.2 mg cm^-2的硫负载下，S/Cu_1.8Se基电池仍具有6.07 mAh cm^-2的高面积容量，这大大超过了工业要求的锂离子电池面积容量（约4 mAh cm^-2）。作为基于S/Cu_1.8Se正极的LSB应用的实际演示，单个纽扣电池可持续为具有光图案的电风扇供电。总之，这项工作表明多功能硫主体对LiPS的快速吸附转化过程具有高吸附和催化能力，可促进LSB的实际应用。

图2. 基于S/Cu_1.8Se正极的高硫负载LSB性能

Phase Engineering of Defective Copper Selenide toward Robust Lithium–Sulfur Batteries, ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c03788

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/09/f0e0b6242e/

Andreu Cabot/侴术雷ACS Nano：缺陷硒化铜作为锂硫电池的多功能硫主体！

相关推荐