【ITBEAR】北京航空航天大學與中國科學院聯手，在單原子催化劑領域取得重大突破，有望為鋰硫電池性能帶來質的飛躍。該研究聚焦于通過電子調控和對稱性破缺工程，優(yōu)化單原子催化劑在硫氧化還原反應中的作用，從而推動鋰硫電池實現更長久的使用壽命。
在此次研究中，科學家們成功地將欠配位的Ni-N3基團錨定在N、S共摻雜的多孔碳材料上，顯著增強了硫氧化還原反應的活性。實驗結合理論計算揭示，這種單原子催化劑中的對稱性破缺電荷轉移，得益于硫原子對Ni-N3基團的精細調控。這種調控不僅強化了化學吸附過程，還通過加速電子轉移，實現了多硫化物的迅速氧化還原轉換。
測試結果顯示，基于Ni-NSC的鋰硫電池展現出令人矚目的性能。在1 C的倍率下，電池初始可逆容量高達1025 mAh g-1，同時在2 C和3 C條件下，經過2400次循環(huán)仍保持穩(wěn)定。特別在硫負載增加到5.88 mg cm-2時，該電池的面積容量竟能達到7.8 mAh cm-2（0.05 C倍率下），且在0.2 C倍率下循環(huán)100次后，仍保有4.7 mAh cm-2的容量。
此項研究的成果不僅為鋰硫電池的設計與開發(fā)提供了新的思路，也為通過精確調控活性位點的微觀電子密度，來增進金屬硫電池中硫氧化還原反應效率，提供了深刻的科學見解。這一突破性的技術，有望在未來大幅提升鋰硫電池的實用性和市場競爭力。
