锂-硫 (Li-S) 电池有望成为下一代高能储能系统。然而，缓慢的反应动力学使得移动的多硫化物难以控制，产生穿梭效应并最终损坏锂金属负极。

近日，西北大学Huigang Zhang, Junfeng Hui选择硼掺杂Ni₂P来改变其表面电子态。有趣的是，B贡献电子并诱导晶格收缩，形成比Ni-P键更短的Ni-B键。

文章要点

1）尽管B和P之间的电负性差异很小，但B掺杂意外地带来了逆电子转移，并且使其对多硫化物转化的催化活性甚至高于Ni₂P和Ni₂B的端元。由于B的半径相对较小并且与Ni的键强，B掺杂剂在Ni₂P的晶格中引入了一定程度的无序性并推高了键合Ni原子的d轨道能级，导致多硫化物分子显著活化并促进多硫化物的转化，并且能垒大大降低。

2）各种原位和事后分析证实，B掺杂的Ni₂P(NiBP)可以加速多硫化物转化动力学，抑制穿梭效应，并延长Li-S电池的循环性能。使用掺杂Ni₂P作为催化剂的Li-S电池可以提供1451 mAh g^-1（0.2 C时）和1014mAh g^-1（2 C时）的初始容量，在1000次循环中衰减至771 mAh g^-1（2C时），每次循环的衰减率仅为0.024%。即使在6.2 mg cm^-2的高S负载下，所得的Li-S电池也可以循环200次，容量为1159 mAh g^-1。

这项研究提供了一种调整Li-S催化剂电子结构的简便策略，并报道了一种用于耐用Li-S电池的高效掺杂Ni₂P催化剂。该调整策略也可应用于其他与硫相关的催化过程（如HDS）。

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Jiatong Li, et al, Boron-Doped Dinickel Phosphide to Enhance Polysulfide Conversion and Suppress Shuttling in Lithium−Sulfur Batteries, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c03315

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c03315