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鋰硫（Li-S）電池作為儲能系統有著巨大的前景，但臭名昭著的多硫化鋰（LiPSs）穿梭效應以及緩慢的硫轉化動力學困擾著其應用。

滑鐵盧大學陳忠偉、華南師范大學張永光、王新、金名亮等開發了獨特的Co₃O₄/N摻雜的還原氧化石墨烯（Co₃O₄/N-rGO）復合材料，作為鋰硫（Li-S）電池有利的硫固定劑和促進劑。

圖1. 材料制備

本文所制備的Co₃O₄納米多面體（Co₃O_4-NP）和Co₃O₄納米立方體分別暴露出（112）和（001）表面，具有不同的Co²⁺/Co³⁺位點的原子結構。實驗和理論計算證實，具有不同氧化態的八面體配位Co³⁺（Co³⁺_Oh）位點與四面體配位Co²⁺位點相比，能優化多硫化鋰的吸附和催化轉化。特別是，負載在N-rGO上的Co₃O₄-NP晶體暴露出具有充足的Co³⁺_Oh活性位點的（112）平面，對多硫化物表現出更強的吸附性和卓越的催化活性，從而抑制了穿梭效應。

圖2. 對多硫化物的吸附與催化

受益于上述優勢，S@Co₃O₄-NP/N-rGO正極具有優異的電化學性能，例如，具有穩定的循環能力，在1C下的500次循環中具有0.058%的低容量衰減率，具有3C的極佳倍率能力，以及4.1 mAh cm-2的高面積容量。總體而言，這種催化劑的設計結合了晶體表面工程和氧化狀態調節策略，為解決Li-S電池的復雜問題提供了新方法。

圖3. Li-S電池性能

Oxidation States Regulation of Cobalt Active Sites through Crystal Surface Engineering for Enhanced Polysulfide Conversion in Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202202352

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Adv. Sci.：通過晶體表面工程增強多硫化物的吸附與催化轉化

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