Nano Letters：莫特-肖特基电催化剂对先进的锂−硫电池中硫物种氧化还原动力学的调控

Nanoyu

2021-07-23

锂-硫（Li−S）电池在高硫负载和贫电解液条件下，存在着硫氧化还原反应迟缓的问题。

近日，华中科技大学孙永明教授报道了设计了一种典型的Co@NC异质结构，由Co纳米颗粒和半导体掺氮碳基体组成，作为莫特-肖特基催化剂的模型，以发挥其对硫电化学的电催化作用。

文章要点

1）研究人员采用简单的金属−有机骨架模板法合成了Co@NC催化剂，催化剂具有长为5 μm，宽为3 μm，厚度为200 nm的二维叶状形貌。TEM图像显示，2D材料表面多孔且粗糙，嵌入了平均直径为10 nm的Co纳米颗粒。

2）理论和实验结果揭示了Co@NC异质界面的电荷重新分布和内电场，它们分别对降低放电和充电过程中多硫化物还原和Li₂S氧化的势垒起着关键作用。

3）使用Co@NC 莫特-肖特基催化剂的Li−S电池在高S负荷（10.73 mgcm⁻²）和贫电解液（E/S=5.9 µL mg_sulfur⁻¹）条件下，表现出92.1%的超高容量保持率和307.8 Wh kg⁻¹的系统级重量能量密度。

这种莫特−肖特基异质结不仅加深了人们对Li−S化学中电催化效应的理解，而且启发了先进高能量密度电池催化剂的合理设计。

参考文献

Yuanjian Li, et al, Manipulating Redox Kinetics of Sulfur Species Using Mott−Schottky Electrocatalysts for Advanced Lithium−Sulfur Batteries, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02161

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02161