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鋰硫電池在可充電池的背景下引起了極大的興趣，而穿梭效應和緩慢的轉換動力學嚴重阻礙了它們的發展。缺陷工程可以調整電催化劑的電子結構，從而影響表面吸附和催化過程，已被公認為解決上述問題的良好策略。然而，關于磷空位的研究鮮有報道，磷空位如何影響電池性能仍不清楚。

北京理工大學孫克寧、白羽等制備了具有磷空位的CoP（CoP-Vp）以研究Li-S電池中磷空位的增強機制，并探討了磷空位濃度對電化學性能的影響。

圖1 材料制備及表征

工程化磷空位后，CoP的電子結構和催化活性得到調節，衍生的CoP-Vp具有低Co-P配位數和在Co和P原子上積累電子的特點，引入的磷空位主要以團簇形式存在。CoP-Vp獨特的電子結構可以增強與多硫化物（LiPSs）的化學親和力并加速LiPSs轉化中的氧化還原動力學。

此外，隨著磷空位濃度的增加，CoP-Vp的化學吸附和電催化能力增強。理論計算進一步證實，CoP-Vp有助于降低LiPSs 轉化的反應能壘并可促進鋰離子的擴散。

圖2 CoP-Vp對LiPSs的吸附和催化

由于磷空位的上述優勢，S/CNT-CoP-Vp-1M電極在2 C時表現出優異的循環壽命，循環300次后仍可保持585 mAh g^-1的容量。

此外，在貧電解液（E/S = 5 μL mg^-1）和高硫負載（7.7 mg cm^-2）的條件下，其容量達到了令人印象深刻的8.03 mAh cm^-2。這項工作提供了對Li-S化學中磷空位增強機制的深入理解，并為通過缺陷工程開發高性能Li-S電池提供了新的見解。

圖3 鋰硫電池電化學性能

Phosphorus Vacancies as Effective Polysulfide Promoter for High-Energy-Density Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202102739

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北理孫克寧/白羽AEM：磷空位有效促進鋰硫電池多硫化物的吸附與轉化

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