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李喜飛/許云華AFM: CoSe2對(duì)鋰硫電池的雙功能催化作用：?jiǎn)螕诫s與雙摻雜

設(shè)計(jì)催化劑以加速可溶性多硫化鋰（LiPSs）的轉(zhuǎn)化被認(rèn)為是抑制穿梭效應(yīng)、提高鋰硫電池（LSBs）正極性能的一種有前景的策略，增強(qiáng)電子轉(zhuǎn)移和調(diào)整電子結(jié)構(gòu)的雜原子摻雜是修飾金屬化合物以增強(qiáng)LiPSs的吸附效果和催化活性的有效方法。

在此，西安理工大學(xué)李喜飛教授、許云華教授等人設(shè)計(jì)了雙功能Ni/Zn雙摻雜CoSe₂以增強(qiáng)CoSe₂的催化效果進(jìn)而提高LSB的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析表明，Ni在催化多硫化物轉(zhuǎn)化和Li₂S沉淀方面的作用優(yōu)于Zn，Co-S鍵更短，S-S鍵更長(zhǎng)，而Zn在促進(jìn)Li₂S分解方面表現(xiàn)出比Ni更好的催化作用，Li-S鍵更長(zhǎng)。

此外，Zn可以提高CoSe₂的導(dǎo)電性，而Ni促進(jìn)Li⁺擴(kuò)散。因此，Ni/Zn雙摻雜的CoSe₂具有催化LiPSs和Li₂S沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)以及Li₂S分解的雙重功能。

圖1. Ni_0.1Zn_0.1Co_0.8Se₂-S正極的電化學(xué)性能

此外，轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)的增加與LiPSs分子結(jié)構(gòu)的改變密切相關(guān)，這主要是由于LiPSs與催化劑之間的強(qiáng)相互作用。

因此，Ni_0.1Zn_0.1Co_0.8Se₂-S電極在1C下初始放電容量為679.47 mAh g^-1且在400次穩(wěn)定循環(huán)中每循環(huán)衰減率低至0.065%，在2C下具有 681.74 mAh g^-1的最佳倍率性能。這項(xiàng)工作首次報(bào)道了Ni/Zn雙摻雜CoSe₂的策略，顯示出比單摻雜更好的效果，將為提高鋰硫電池的電化學(xué)性能提供一種新方法。

圖2. Ni/Zn單摻雜及雙摻雜CoSe₂在催化LSB氧化還原中的功能示意圖

Bifunctional Catalytic Effect of CoSe₂ for Lithium-Sulfur Batteries: Single Doping versus Dual Doping, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.20210783

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