陈人杰/詹亮/王艳莉AM: P掺杂NiTe2-x作为锂硫电池的高性能电催化剂

由于高理论容量、能量密度、低成本及良好的环保性，锂硫（Li-S）电池是用于先进能量存储的有力竞争者。然而，穿梭效应和缓慢的多硫化物转化动力学一直阻碍着其商业化进程。

在此，北京理工大学陈人杰教授及华东理工大学詹亮教授、王艳莉副教授等人制备了一种具有Te空位的P掺杂NiTe₂电催化剂（MSC/P⊂NiTe_2-x），并将其锚定在玉米秸秆碳（MSC）纳米片上作为高性能Li-S电池隔膜上的功能层。

研究表明，P⊂NiTe_2-x电催化剂提高了本征电导率，增强了对多硫化物的化学亲和力并加速了硫的氧化还原转化。此外，MSC纳米片使NiTe₂纳米粒子分散和Li⁺ 扩散成为可能，原位拉曼和异位X射线吸收光谱证实MSC/P⊂NiTe_2-x电催化剂抑制穿梭效应并加速氧化还原转化。

图1. MSC/P⊂NiTe_2-x电催化剂的制备过程

因此，基于MSC/P⊂NiTe_2-x电催化剂的Li-S电池在4 C下1800次循环后仍具有637 mAh g^-1的高容量（每个循环的衰减率低至0.0139%），且在6 C下具有726 mAh g^-1的高倍率性能。此外，在硫负载量为10.2 mg cm^-2以及贫电解液/硫（E/S=3.9）的条件下，该电池仍保持8.47 mAh cm^-2的高面积容量。

这项工作表明，空位诱导的异质原子掺杂能够实现持久的硫电化学，并可能影响未来与各种储能应用相关的电催化设计。

图2. 具有高硫负载的Li-S电池的电化学性能及电催化剂的作用机制

P-doped NiTe₂ with Te-vacancies in Lithium-Sulfur Batteries Prevents Shuttling and Promotes Polysulfide Conversion, Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202106370

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陈人杰/詹亮/王艳莉AM: P掺杂NiTe2-x作为锂硫电池的高性能电催化剂

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