宋英泽/张炜Nano Energy：用于加速锂硫化学的钒原子调制电催化剂

为获得切实可行的锂硫电池，人们进行了广泛的努力。然而，主要与臭名昭著的多硫化物穿梭和缓慢的硫氧化还原动力学有关的问题，仍然存在于提高电池的能量密度和循环寿命方面。

西南科技大学宋英泽、中科院重庆绿色智能技术研究院张炜等人提出了一种原子级调制工程策略，以设计一种新型V-N-C模型电催化剂，该催化剂将孪生孤立钒原子和超小尺寸氮化钒（VN）纳米颗粒巧妙地集成在碳质框架中，以作为锂硫电池的功能性硫基体。

结合同步辐射X射线三维纳米计算机断层扫描（X 射线 3D Nano-CT）、原位拉曼和第一性原理计算的结果，作者得出结论，这样的V-N-C电催化剂系统地协同了高效单原子V-N-C的配位 (SAV-NC) 以及位点丰富的VN中心，从而分别在放电和充电过程中有效地促进Li₂S的形成和分解。

因此，高活性的V-N-C电催化剂可以实现优异的倍率性能和长期循环稳定性，相应的S/V-N-C正极在0.1 C下具有1280 mAh g^–1的显著放电容量，在2 C下可循环1000次，每次循环衰减率低至0.052%。

图1 V-N-C电催化剂的合成与表征

此外，所设计的S/V-N-C正极即使在高硫负载（8.1 mg cm^-2）和柔性软包电池配置的情况下仍然可提供良好的电化学性能，因此在未来的实际应用中具有广阔的前景。

图2 不同正极的电化学性能

Vanadium Atom Modulated Electrocatalyst for Accelerated Li−S Chemistry. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106414