不良的穿梭行为、缓慢的液固转变氧化还原动力学以及Li2S分解的巨大能垒已成为阻碍锂硫电池实际应用的公认问题。

在这里，华东理工大学Yayun Zhang，Jitong Wang，Licheng Ling 受到生物酶中 Fe/V 中心对固氮/硫的惊人催化活性的启发，设计了一种集成电催化剂，包含分散在巧妙的“N-桥联 Fe−V 双原子活性位点 (Fe/V−N₇)” 3D in 2D”碳纳米片（记为DAC），其中钒诱发层状结构，同时调节活性中心的配位构型，实现Fe中心3轨道电子的重新分布。

文章要点

1）Fe/V 3d 电子和 S 2p 电子之间的高耦合/结合表现出 DAC-Li₂S_n (1 ≤ n ≤ 8) 体系的强亲和力和增强的反应性。因此，DAC对多硫化物具有更强的化学吸附能力，并显着促进双向硫氧化还原反应动力学，这已在理论和实验上得到证明。此外，精心设计的DAC“3D in 2D”形态可以实现均匀的硫分布、促进电子转移和丰富的活性位点暴露。

2）因此，组装的Li−S电池在高硫含量（70 wt%）下表现出出色的循环稳定性（在1 C下1000次循环后为637.3 mAh g⁻¹）和高倍率性能（在4 C下为711 mAh g⁻¹）。

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Lubin Yang, et al, Vanadium as Auxiliary for Fe−V Dual-Atom Electrocatalyst in Lithium−Sulfur Batteries:“3D in 2D” Morphology Inducer and Coordination Structure Regulator, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c05483

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05483