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王功名/周光敏/宋英澤Nature子刊：氯橋鍵增強(qiáng)的雙核銅復(fù)合物用于電催化鋰硫反應(yīng)

第一作者：Qin Yang, Jinyan Cai.

通訊作者：宋英澤，王功名，周光敏

通訊單位：西南科技大學(xué)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院

論文速覽：

鋰硫電池因其高理論比能量而被視為下一代可再生能源存儲(chǔ)系統(tǒng)的有力候選者。然而，鋰多硫化物的穿梭效應(yīng)、緩慢的硫還原反應(yīng)以及鋰枝晶的生長(zhǎng)等問題嚴(yán)重阻礙了它們的商業(yè)應(yīng)用。

本研究開發(fā)了一種具有近鄰距離3.5?的同核銅雙原子催化劑，通過對(duì)稱的氯橋鍵連接兩個(gè)相鄰的銅原子，用于鋰硫電池。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)突破了單核金屬中心活性的限制，為鋰硫電池領(lǐng)域提供了一種新的催化劑概念。

在60 wt.%的硫含量、7.7 mg cm^?2的質(zhì)量和4.8 μL mg^?1的電解液劑量下，實(shí)現(xiàn)了7.8 mA h cm^?2的優(yōu)異面積容量。

圖文導(dǎo)讀：

圖1：展示了Cu-1和Cu-2的設(shè)計(jì)示意圖。

圖2：示意圖說明了Cu-1和Cu-2對(duì)鋰硫電池的催化效果。

圖3：展示了電催化劑的形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征。

圖4：展示了各種電催化劑上硫物種演變的電化學(xué)測(cè)試、光譜表征和計(jì)算模擬。

圖5：展示了電催化劑對(duì)硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)的電催化活性分析。

圖6：展示了電催化劑對(duì)鋰陽極的影響。

圖7：展示了不同正極的鋰硫電池的電化學(xué)性能。

總結(jié)展望：

本研究開發(fā)的氯橋鍵增強(qiáng)的雙核銅復(fù)合物作為電催化劑，顯著提高了鋰硫電池的性能。通過獨(dú)特的催化劑設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高硫含量下的高面積容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的鋰硫電池提供了新策略。

此外，該研究還展示了在實(shí)際應(yīng)用條件下，如高硫負(fù)載和軟包電池中的優(yōu)異電化學(xué)性能，證明了該電催化劑在實(shí)際能源存儲(chǔ)系統(tǒng)中的巨大潛力。未來的研究將進(jìn)一步優(yōu)化催化劑、電解液、粘結(jié)劑等的綜合設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化可行的鋰硫電池。

文獻(xiàn)信息：

標(biāo)題：Chlorine bridge bond-enabled binuclear copper complex for electrocatalyzing lithium–sulfur reactions

期刊：Nature Communications

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/04/16/74bb1bd231/

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