重庆理工大学Xuebu, Hu在Chemical Engineering Journal发表重要研究成果
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Chemical Engineering Journal
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Spontaneous built-in electric field in heterostructure electrocatalysts with high catalytic activity and conductivity: Inducing 3D nucleation of Li<sub>2</sub>S
He H.; Lei W.; Liu L.; Zhang X.; Zhang J.; Shu Z.; Hu Z.; Yang L.; Li Y.; Hu X.
Published：2024-06-01
DOI：10.1016/j.cej.2024.151501
研究背景
随着对高理论比容量和能量密度的追求，锂硫（Li-S）电池已成为研究焦点。然而，锂多硫化物（LiPSs）的穿梭效应和硫转化动力学缓慢的问题严重阻碍了它们的实际应用。在这种情况下，如何解决这些问题成为当前研究领域的关键。
研究内容
最近一项研究在《化学工程杂志》上发表了题为《具有高催化活性和导电性的异质结构电催化剂中的自发内建电场：诱导Li<sub>2</sub>S的3D成核》的论文。研究设计并构建了一种以钴硒化物/镍硒化物修饰的N掺杂碳纳米纤维自支撑电极（CoSe<sub>2</sub>/NiSe<sub>2</sub>@NCNFs）。实验结果表明，在CoSe<sub>2</sub>/NiSe<sub>2</sub>莫特-肖特基异质结构界面形成了内建电场，这有助于LiPSs的转化并诱导Li<sub>2</sub>S的3D成核。此外，密度泛函理论的计算结果清楚地展示了CoSe<sub>2</sub>/NiSe<sub>2</sub>莫特-肖特基异质结构电催化剂与LiPSs之间的高导电性、吸附和界面电荷转移。因此，CoSe<sub>2</sub>/NiSe<sub>2</sub>@NCNFs/S正极显示出1C时1050.8 mAh g<sup>−1</sup>的比容量，并在1000个循环周期内保持出色的循环性能，放电容量为735.1 mAh g<sup>−1</sup>，每个循环的容量衰减仅为0.003%。
研究意义
这项研究设计了一种莫特-肖特基异质结构电催化剂，加强了LiPSs的吸附和转化，并诱导Li<sub>2</sub>S的3D成核，为高性能Li-S电池提供了新思路。这一创新点为克服Li-S电池的困难开辟了新途径，有望推动未来电池技术的发展。
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