近日，化學與材料科學學院在《ACS Nano》在線發表了題為“Electrochemical Restructuring Driven Catalytic Cycle of Bi-Based Heterojunctions for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries”的研究論文，我院碩士研究生黃奧和林學院孔令龍副教授為本文共同第一作者，王璐副教授、李麗芳教授、徐靜教授為本文共同通訊作者，山東農業大學為本論文唯一完成單位。

鋰硫電池具有高理論能量密度（2600 Wh kg?1和2800 Wh L?1），用作正極活性材料的硫單質（理論比容量為1675 mAh g?1）儲量豐富且環境友好，因而極具發展潛力。然而，硫正極緩慢的氧化還原動力學以及可溶性中間產物多硫化鋰的“穿梭效應”導致電池的應用性能與實際要求相差較大。設計構筑同時加速S還原和Li2S氧化過程的高效雙向催化載體，并提高催化位點活性，是解決該問題的有效手段。

圖1. 研究工作圖示摘要

本研究中，作者首次提出在硫正極中引入具有合適氧化還原電位的轉化型材料作為載體，通過電化學驅動的結構重構進一步產生高活性的催化位點，并基于BiVO4的電化學轉化反應原位構建了Bi/非晶Li3VO4(a-Li3VO4)和Bi2S3/a-Li3VO4異質結的可逆催化循環體系，實現了硫正極的高效可逆電化學轉化。相應硫正極在10.3 mg cm?2的高硫負載量下循環120次后仍保有7.5 mAh cm?2的高可逆容量，且能夠在3 C的大倍率下穩定循環500周，對應的容量衰減率僅為0.06%/周。

本研究利用電化學誘導結構重組設計了高性能硫正極催化劑，為高比能鋰硫電池的構筑提供了新的視角和思路。

該研究工作得到了國家自然科學基金項目、山東省自然科學基金課題和山東省高等學校青創人才引育計劃的資助。

全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c12279

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波