北理孙克宁/白羽AEM：磷空位有效促进锂硫电池多硫化物的吸附与转化

锂硫电池在可充电池的背景下引起了极大的兴趣，而穿梭效应和缓慢的转换动力学严重阻碍了它们的发展。缺陷工程可以调整电催化剂的电子结构，从而影响表面吸附和催化过程，已被公认为解决上述问题的良好策略。然而，关于磷空位的研究鲜有报道，磷空位如何影响电池性能仍不清楚。

北京理工大学孙克宁、白羽等制备了具有磷空位的CoP（CoP-Vp）以研究Li-S电池中磷空位的增强机制，并探讨了磷空位浓度对电化学性能的影响。

图1 材料制备及表征

工程化磷空位后，CoP的电子结构和催化活性得到调节，衍生的CoP-Vp具有低Co-P配位数和在Co和P原子上积累电子的特点，引入的磷空位主要以团簇形式存在。CoP-Vp独特的电子结构可以增强与多硫化物（LiPSs）的化学亲和力并加速LiPSs转化中的氧化还原动力学。

此外，随着磷空位浓度的增加，CoP-Vp的化学吸附和电催化能力增强。理论计算进一步证实，CoP-Vp有助于降低LiPSs 转化的反应能垒并可促进锂离子的扩散。

图2 CoP-Vp对LiPSs的吸附和催化

由于磷空位的上述优势，S/CNT-CoP-Vp-1M电极在2 C时表现出优异的循环寿命，循环300次后仍可保持585 mAh g^-1的容量。

此外，在贫电解液（E/S = 5 μL mg^-1）和高硫负载（7.7 mg cm^-2）的条件下，其容量达到了令人印象深刻的8.03 mAh cm^-2。这项工作提供了对Li-S化学中磷空位增强机制的深入理解，并为通过缺陷工程开发高性能Li-S电池提供了新的见解。

图3 锂硫电池电化学性能

Phosphorus Vacancies as Effective Polysulfide Promoter for High-Energy-Density Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202102739

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北理孙克宁/白羽AEM：磷空位有效促进锂硫电池多硫化物的吸附与转化

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