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

受右旋糖酐鐵（INFeD）和抗壞血酸（VC）聯(lián)合作為治療貧血的補(bǔ)血藥的啟發(fā)，溫州大學(xué)楊植、楊碩、蔡冬等開發(fā)了一種高效的VC@INFeD催化劑以用于硫正極，并探索了其結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系和催化微觀機(jī)制。

圖1. 催化劑設(shè)計示意

研究發(fā)現(xiàn)，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(jié)合，然后將它們轉(zhuǎn)移到催化位點(diǎn)，進(jìn)一步INFeD促進(jìn)長鏈LiPSs的裂解，VC則促進(jìn)短鏈LiPSs的轉(zhuǎn)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(yīng)，最終使Li-S電池具有高硫利用率和卓越的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖2. VC@INFeD和LiPSs之間的關(guān)系

受益于上述優(yōu)勢，即使在高硫負(fù)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(xué)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(shè)計不僅可以為高性能Li-S電池提供啟示，還可以為液態(tài)電解液和半固態(tài)儲能裝置等領(lǐng)域的催化劑/電解液界面工程創(chuàng)新帶來機(jī)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(fā)的鋰硫電池催化劑設(shè)計

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