AFM：通过莫特-肖特基电催化剂提高锂硫电池的氧化还原动力学

2023年9月18日上午12:30 • 顶刊解读

严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学本质上阻碍了Li-S电池的实际应用。

图1 材料制备示意图

华中科技大学霍开富、武汉科技大学Yang Zheng等提出了一种独特的三维分层多孔莫特-肖特基电催化剂，该催化剂由空间限制在氮掺杂石墨烯微球（NGM）中的W₂C量子点（QD）组成，以用于调节硫电化学动力学。实验和理论结果表明，在W₂C QD/NGM异质结界面上存在自发的电荷重排和诱导内置电场，这有助于在放电/充电过程中降低多硫化物还原和Li₂S氧化的能量障碍。

此外，超小W₂C QD具有高电催化活性和优异的导电性，可促进硫物种的转化，而由褶皱石墨烯纳米片组装而成的分层多孔微球不仅能通过多重空间限制有效抑制多硫化物的穿梭，还能为活性硫的稳定保留提供丰富的内部空间和高导电性网络，并在连续循环过程中保持正极结构的完整性。

图2 对多硫化物的吸附和催化

因此，W₂C QD/NGM/S电极表现出卓越的倍率性能（4 C时为741.2 mAh g^-1）和出色的循环稳定性，1 C时的每圈容量衰减率低至0.054%。此外，采用所设计的W₂C QD/NGM/电极的Li-S电池即使在高硫负载下也能表现出优异的电化学性能。

这项研究为通过调节莫特-肖特基电催化剂的界面电荷再分布和多重空间限制来合理设计具有加速氧化还原动力学的先进电极配置提供了新的见解。

图3 Li-S电池性能

Boosting Redox Kinetics of Sulfur Electrochemistry by Manipulating Interfacial Charge Redistribution and Multiple Spatial Confinement in Mott–Schottky Electrocatalysts. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202306115

AFM：通过莫特-肖特基电催化剂提高锂硫电池的氧化还原动力学

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