需要高效的催化劑來加速轉(zhuǎn)化并抑制多硫化物（LiPS）的穿梭，以促進(jìn)鋰硫（Li?S）電池的進(jìn)一步發(fā)展。金屬間硼化鈮（NbB2）由于優(yōu)異的催化活性而具有無限的潛力。盡管如此，缺乏對(duì)催化的理性理解給催化劑的設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。
近日，江蘇師范大學(xué)Zhouyang Long，Xiao Yan合理設(shè)計(jì)了NbB2/還原氧化石墨烯改性PP隔膜（NbB2/rGO/PP）。
文章要點(diǎn)
1）至關(guān)重要的是，基于實(shí)驗(yàn)和多視角測(cè)量表征、從頭分子動(dòng)力學(xué)（AIMD）和密度泛函理論（DFT），深入了解 NbB2 對(duì) LiPS 的催化機(jī)制。
2）研究發(fā)現(xiàn)，與 NbB2 中的 LiPS 相互作用的實(shí)際催化劑是具有氧化層 (O2?NbB2) 的鈍化表面，該氧化層是通過 B?O?Li 和 Nb?O?Li 鍵發(fā)生的，而不是干凈的 NbB2 表面。并且Li2S的分解勢(shì)壘大幅降低，在Nb?O和B?O表面上分別從3.390下降到0.93和0.85 eV，并且Li+擴(kuò)散率快。
3）因此，以NbB2/rGO/PP作為功能隔膜的電池在100次循環(huán)后在1C下實(shí)現(xiàn)了873 mAh g?1的高放電容量。此外，即使在 7.06 mg cm?2 的高硫負(fù)載量下，NbB2/rGO/PP 的優(yōu)點(diǎn)也能有效保持，而不會(huì)顯著減少，并且電解質(zhì)/硫比為 8 μL mg?1 s 的低水平。
這項(xiàng)研究增強(qiáng)了我們對(duì)Li?S系統(tǒng)催化機(jī)制的理解，并為開發(fā)抗中毒的電催化劑提供了一種有前途的方法。
參考文獻(xiàn)
Yanjuan Li, et al, Niobium Boride/Graphene Directing HighPerformance Lithium?Sulfur Batteries Derived from Favorable Surface Passivation, ACS Nano, 2024
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c12076
