新策略助力高能量密度锂硫电池发展

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近日，华东理工大学化工学院副教授张亚运和教授龙东辉团队在高能量密度锂硫电池催化剂的设计方面取得新进展，该工作已发表于《先进材料》。

受拼图游戏启发，研究团队开发了催化剂设计的新策略，并制备了一种由共格纳米异质晶体群组成的高活性表面催化剂。利用原位连贯晶界连接，组装了大量纳米异质晶体表面，形成固有稳定的纳米晶体网络，从而增强了电子的去局域化，稳定了高活性晶体表面，并促进了催化剂的整体表面活性。实验结果显示，该催化剂性能优异，基于NbN-NbC的锂硫电池具有显著的放电容量（0.2C下为1270mA h g-1）和优秀的耐久性（平均容量衰减率为0.0382%每个循环）。 

共格纳米异质晶群CNEs的制备及在Li-S电池中的作用机制示意图图片来源于《先进材料》 

实验和DFT计算结果表明，碳纳米异质晶体对硫转化和锂扩散具有促进作用。研究团队通过原位拉曼光谱和原位光学显微镜技术深入研究了催化机制，并揭示了碳纳米异质晶体催化剂实现快速反应动力学和有效抑制多硫化物迁移的机制。研究中将NbN-NbC作为隔膜改性剂，锂硫袋式电池具有高能量密度和出色柔韧性的特点，展现了高能量密度储能系统的发展前景。