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由于高理論容量、能量密度、低成本及良好的環(huán)保性，鋰硫（Li-S）電池是用于先進能量存儲的有力競爭者。然而，穿梭效應(yīng)和緩慢的多硫化物轉(zhuǎn)化動力學(xué)一直阻礙著其商業(yè)化進程。

在此，北京理工大學(xué)陳人杰教授及華東理工大學(xué)詹亮教授、王艷莉副教授等人制備了一種具有Te空位的P摻雜NiTe₂電催化劑（MSC/P?NiTe_2-x），并將其錨定在玉米秸稈碳（MSC）納米片上作為高性能Li-S電池隔膜上的功能層。

研究表明，P?NiTe_2-x電催化劑提高了本征電導(dǎo)率，增強了對多硫化物的化學(xué)親和力并加速了硫的氧化還原轉(zhuǎn)化。此外，MSC納米片使NiTe₂納米粒子分散和Li⁺ 擴散成為可能，原位拉曼和異位X射線吸收光譜證實MSC/P?NiTe_2-x電催化劑抑制穿梭效應(yīng)并加速氧化還原轉(zhuǎn)化。

圖1. MSC/P?NiTe_2-x電催化劑的制備過程

因此，基于MSC/P?NiTe_2-x電催化劑的Li-S電池在4 C下1800次循環(huán)后仍具有637 mAh g^-1的高容量（每個循環(huán)的衰減率低至0.0139%），且在6 C下具有726 mAh g^-1的高倍率性能。此外，在硫負(fù)載量為10.2 mg cm^-2以及貧電解液/硫（E/S=3.9）的條件下，該電池仍保持8.47 mAh cm^-2的高面積容量。

這項工作表明，空位誘導(dǎo)的異質(zhì)原子摻雜能夠?qū)崿F(xiàn)持久的硫電化學(xué)，并可能影響未來與各種儲能應(yīng)用相關(guān)的電催化設(shè)計。

圖2. 具有高硫負(fù)載的Li-S電池的電化學(xué)性能及電催化劑的作用機制

P-doped NiTe₂ with Te-vacancies in Lithium-Sulfur Batteries Prevents Shuttling and Promotes Polysulfide Conversion, Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202106370

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陳人杰/詹亮/王艷莉AM: P摻雜NiTe2-x作為鋰硫電池的高性能電催化劑

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