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傳統鋰硫電池的催化劑在解決涉及多步電子轉移和多相轉化的硫氧化還原反應方面仍然面臨巨大挑戰。

受右旋糖酐鐵（INFeD）和抗壞血酸（VC）聯合作為治療貧血的補血藥的啟發，溫州大學楊植、楊碩、蔡冬等開發了一種高效的VC@INFeD催化劑以用于硫正極，并探索了其結構-活性關系和催化微觀機制。

圖1. 催化劑設計示意

研究發現，VC@INFeD催化劑最初可以通過多個H鍵和Li鍵與電解液中的溶劑化Li⁺/LiPSs結合，然后將它們轉移到催化位點，進一步INFeD促進長鏈LiPSs的裂解，VC則促進短鏈LiPSs的轉化。

因此，VC@INFeD可以大大降低每個硫氧化還原步驟的能量屏障，消除電解液中長期存在的高濃度LiPSs，從而抑制穿梭效應，最終使Li-S電池具有高硫利用率和卓越的循環穩定性。

圖2. VC@INFeD和LiPSs之間的關系

受益于上述優勢，即使在高硫負載（5.2 mg cm^-2）和貧電解液（電解液/硫為～7 μL mg^-1）條件下，Li-S電池也具有良好的電化學性能，包括高容量和出色的倍率能力。作者相信，這項工作中的VC@INFeD分子催化劑設計不僅可以為高性能Li-S電池提供啟示，還可以為液態電解液和半固態儲能裝置等領域的催化劑/電解液界面工程創新帶來機遇。

圖3. Li-S電池性能

Desolvation Synergy of Multiple H/Li–bonds on Iron?Dextran?based Catalyst Stimulates Lithium?Sulfur Cascade Catalysis. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202207074

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楊植&楊碩&蔡冬AM：受治療貧血藥啟發的鋰硫電池催化劑設計

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