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2022-8-1 07:01
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来历：【中国科学院】 锂硫电池具有能量密度高（2600 Wh kg-1）、硫单质本钱昂贵和情况友爱等上风，在替换锂离子电池的新一代电化学储能系统中极具合作力。硫正极的容量发挥与复杂的“固-液-固”多步反应动力学慎密相关，特别是硫化锂的堆积/解离进程，进献了锂硫电池正极充放电容量的四分之三，是影响性能的重要进程。但是，硫化锂的绝缘性致使了电化学进程需要克服较高反应活化能；电化学进程中硫化锂构成是平面发展，形成了电极概况的快速钝化，从而致使硫化锂的堆积/解离进程，动力学缓慢和效力低。近年来，过渡金属基催化剂用于硫正极可有用下降反应能垒，促进电荷转移，进步活性物资的操纵率，但放电进程中，产物硫化锂会覆盖催化位点，下降后续反应的电催化活性。电池系统中催化剂引诱的反应物（产物）的导电属性变化对性能的影响，尚未获得充实熟悉和研讨。 克日，中国科学院金属研讨所研讨职员在前期高效锂硫电池催化剂研讨根本上（Nat. Commun.2017, 8, 14627; J. Energy Chem.2021, 54, 452;Batteries Supercaps2022, 5, e202100389），提出了挑选锂硫电池催化剂的新战略。经过引诱吸附于催化剂概况的硫化锂的电子结构“绝缘-金属性”改变，使被硫化锂覆盖的催化位点仍可作为电化学反应的界面，从而实现高的硫化锂堆积/解离效力。经过第一性道理计较（图1），挑选出单原子铜催化剂作为模子催化剂，反应界面快速的电荷转移实现了硫化锂由二维平面发展到三维球状团簇发展的改变（图2）。催化剂引诱的硫化锂电子结构改变使锂硫电池中催化位点的催化效力获得明显进步，在高硫负载下获得了优异的倍任性能和循环性能（图3）。该工作以锂硫电池系统为例，研讨了催化剂引诱的电化学反应进程产物电子态变化所带来的影响，为成长复杂反应进程和电池系统的高效电催化剂供给了新的研讨思绪。 研讨功效近期以Electronic structure adjustment of lithium sulfide by a single-atom copper catalyst toward high-rate lithium-sulfur batteries为题颁发于Energy Storage Materials。该工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院计谋性先导科技专项等项目标帮助。 论文链接
图1 第一性道理计较吸附于金属单原子催化剂位点的硫化锂的电子结构和反应能垒
图2 硫化锂堆积进程分析
图3 高硫载量下锂硫电池的循环性能和软包电池展现 本文来自【中国科学院】，仅代表作者概念。全国党媒信息公共平台供给信息公布传布办事。 ID：jrtt |
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