AM：用于Li-S电池的钙钛矿型氧化物中氧空位的催化机理

Nanoyu

2022-05-10

缺陷材料在锂-硫（Li-S）电池中具有吸附和催化性能，可有效解决Li-S电池充放电过程中锂多硫化物（LiPSs）穿梭和转化动力学缓慢的问题。然而，目前尚无关于缺陷浓度与电极吸附催化性能之间的定量关系的研究。

近日，北京理工大学孙克宁教授，Zhenhua Wang，悉尼科技大学汪国秀教授以钛酸锶钙钛矿为研究模型，成功实现了氧空位对Li-S电池中LiPSs吸附和催化性能的定量调控策略。

文章要点

1）通过对具有不同氧空位浓度的钙钛矿型STMn_x（x=0.1-0.3——的一系列电化学表征，成功地建立了氧空位浓度与LiPS吸附催化性能之间的定量关系。通过密度泛函理论（DFT）计算和原位实验，系统地研究了Li-S电池中氧空位对LiPSs转化的催化机理。

2）随着氧空位浓度的增加，可以有效地提高钙钛矿与LiPSs的结合能，降低LiPSs分解反应的势垒，加速LiPSs的相变。具有高氧空位浓度的STMn_0.3电极，即使在2 C的高电流密度下，1500次循环后的比容量仍高达780 mAh g^-1，衰减率为0.032%。

该氧缺位定量调控策略对缺陷材料的设计和调控具有启发意义，可在Li-S电池及相关储能转换系统领域推广应用。

参考文献

Wenshuo Hou, et al, Catalytic Mechanism of Oxygen Vacancies in Perovskite Oxides for Lithium-Sulfur Batteries, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202202222

https://doi.org/10.1002/adma.202202222