鋰-硫 (Li-S) 電池有望成為下一代高能儲能系統。然而，緩慢的反應動力學使得移動的多硫化物難以控制，產生穿梭效應并最終損壞鋰金屬負極。
近日，西北大學Huigang Zhang, Junfeng Hui選擇硼摻雜Ni2P來改變其表面電子態。有趣的是，B貢獻電子并誘導晶格收縮，形成比Ni-P鍵更短的Ni-B鍵。
文章要點
1）盡管B和P之間的電負性差異很小，但B摻雜意外地帶來了逆電子轉移，并且使其對多硫化物轉化的催化活性甚至高于Ni2P和Ni2B的端元。由于B的半徑相對較小并且與Ni的鍵強，B摻雜劑在Ni2P的晶格中引入了一定程度的無序性并推高了鍵合Ni原子的d軌道能級，導致多硫化物分子顯著活化并促進多硫化物的轉化，并且能壘大大降低。
2）各種原位和事后分析證實，B摻雜的Ni2P(NiBP)可以加速多硫化物轉化動力學，抑制穿梭效應，并延長Li-S電池的循環性能。使用摻雜Ni2P作為催化劑的Li-S電池可以提供1451 mAh g-1（0.2 C時）和1014mAh g-1（2 C時）的初始容量，在1000次循環中衰減至771 mAh g-1（2C時），每次循環的衰減率僅為0.024%。即使在6.2 mg cm-2的高S負載下，所得的Li-S電池也可以循環200次，容量為1159 mAh g-1。
這項研究提供了一種調整Li-S催化劑電子結構的簡便策略，并報道了一種用于耐用Li-S電池的高效摻雜Ni2P催化劑。該調整策略也可應用于其他與硫相關的催化過程（如HDS）。
參考文獻
Jiatong Li, et al, Boron-Doped Dinickel Phosphide to Enhance Polysulfide Conversion and Suppress Shuttling in Lithium?Sulfur Batteries, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c03315
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c03315
