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鋰-硫（Li-S）電池具有2600 Wh kg^-1的超高理論能量密度，是有前途的下一代儲能裝置。然而，具有復雜均相和非均相電化學過程的多相硫氧化還原反應動力學緩慢，因此需要有針對性的高效電催化劑。

基于此，清華大學張強教授和北京理工大學李博權教授（共同通訊作者）等人報道了一種半固定化分子電催化劑，以適應鋰-硫（Li-S）電池中硫氧化還原反應的特點。

具體而言，卟啉電催化活性位點通過共價接枝到聚吡咯連接體上而集成在石墨烯導電基底上。聚吡咯接枝點賦予卟啉活性位點具有異質和均質性電催化功能，分別源于其固有的導電性和柔韌性，即作為本工作中的半固定化策略。

一方面，導電聚吡咯連接體將卟啉活性位點整合在導電通路中，用于非均相電催化。另一方面，聚吡咯連接體的柔性將卟啉活性位點的電催化功能從二維（2D）導電表面擴展到三維（3D）體電解質，以實現(xiàn)均相電催化。

最后，作者將半固定化策略的有效性在實際Li-S電池中得到了進一步驗證，該電池實現(xiàn)了優(yōu)異的倍率性能和較長的壽命，以及343 Wh kg^-1高能量密度的Li-S袋式電池。

該研究結果不僅提出了一種設計有效的半固定化電催化劑策略，以提高Li-S電池的性能，而且還啟發(fā)了面向類似多相電化學能量過程的電催化劑的發(fā)展。

Semi-Immobilized Molecular Electrocatalysts for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries. J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c09107.

https://doi.org/10.1021/jacs.1c09107.

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清華張強/北理李博權JACS：半固定化分子電催化劑助力高性能Li-S電池