單原子催化劑在Li-S電池中關于緩解多硫化物穿梭效應和緩慢氧化還原反應動力學的相關研究變得越來越多,但是人們對于單原子配位結構和Li-S電池性能之間的結構-活性關系仍并不清楚。
有鑒于此,武漢理工大學麥立強教授、許絮副教授等報道設計P、S不對稱共配位單原子(CoSA-N3PS),起到增強Co中心原子催化活性的能力,而且促進Co原子和S原子之間的d-p軌道雜化,因此限制多硫化物并且加快硫的雙方向氧化還原。
本文要點
(1)
使用不對稱配位單原子位點構筑Li-S電池,在5C倍率循環2000圈的過程中,平均性能衰減的速率僅為0.027 %。CoSA-N3PS催化劑具有由于的催化活性,因此能夠在高達10C倍率表現優異的性能(619 mAh g-1)。組裝的電池包在0.2 C倍率進行100圈循環后的放電容量仍達到660 mAh g-1。在6 mg cm-2的較高硫負載時,仍能夠提供4.4 mAh g-2的容量。
(2)
這項工作展示了調節SACs單原子催化劑的配位環境對于高性能Li-S電池的重要性。
參考文獻
Chenxu Dong, Changning Ma, Cheng Zhou, Yongkun Yu, Jiajing Wang, Kesong Yu, Chunli Shen, Jiapei Gu, Kaijian Yan, Aqian Zheng, Minjian Gong, Xu Xu, Liqiang Mai, Engineering d-p Orbital Hybridization with P, S Co-Coordination Asymmetric Configuration of Single Atoms Toward High-Rate and Long-Cycling Lithium–Sulfur Battery, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202407070
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202407070