斯坦福大学崔屹：Ni@HGDY加速Li2S转化动力学！

　　

　　第一作者：Louisa C. Greenburg

　　通讯作者：崔屹教授

　　通讯单位：斯坦福大学

　　DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01034

　　研究背景

　　锂-硫（Li-S）电池具有高的理论能量密度和低成本等优点，被认为是下一代储能系统的有力候选者。然而，绝缘硫（S）和硫化锂（Li2S）之间缓慢的转化反应动力学和多硫化物的“穿梭效应”仍是巨大的技术挑战。此外，S和Li2S之间密度差会在循环时引起S正极巨大的体积变化，进而造成电极粉化、活性S损失和循环寿命差等列问题。基于此，斯坦福大学崔屹教授团队报道了一种负载镍的氢取代石墨炔（Ni@HGDY）作为调控Li2S正极反应的催化剂。研究表明这种催化剂能有效加快电子/离子的转移速率，降低反应过电位，促进Li2S和S之间的可逆转化。该工作突出了Ni作为金属催化剂的功效，并展示了氢取代石墨炔在储能应用中的潜力。

　　文章要点

　　1、作者合成了一种镍金属锚定在氢取代石墨炔表面的催化剂，用于改善Li2S正极反应动力学。

　　2、氢取代石墨炔（HGDY）表面丰富的π-π共轭网络能加快电子传导，同时乙炔连接体之间的大的孔隙（16.3 ?）也有利于增强锂离子扩散。

　　3、Ni@HGDY催化剂提供了高密度的反应活性位点，Ni中心能催化Li2S和S的相互转化，同时HGDY共轭单元能诱捕多硫化物，从而协同地增强Li2S正极反应动力学。

　　图文展示

　　

　　图1. Ni@HGDY催化剂的设计和作用机制

　　

　　图2. Ni@HGDY催化剂的合成过程和结构表征

　　

　　图3. Ni@HGDY对提升Li2S正极转化的作用

　　

　　图4. Ni@HGDY显著提升Li2S正极电化学性能

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