杨植&杨硕&蔡冬AM：受治疗贫血药启发的锂硫电池催化剂设计

传统锂硫电池的催化剂在解决涉及多步电子转移和多相转化的硫氧化还原反应方面仍然面临巨大挑战。

受右旋糖酐铁（INFeD）和抗坏血酸（VC）联合作为治疗贫血的补血药的启发，温州大学杨植、杨硕、蔡冬等开发了一种高效的VC@INFeD催化剂以用于硫正极，并探索了其结构-活性关系和催化微观机制。

图1. 催化剂设计示意

研究发现，VC@INFeD催化剂最初可以通过多个H键和Li键与电解液中的溶剂化Li⁺/LiPSs结合，然后将它们转移到催化位点，进一步INFeD促进长链LiPSs的裂解，VC则促进短链LiPSs的转化。

因此，VC@INFeD可以大大降低每个硫氧化还原步骤的能量屏障，消除电解液中长期存在的高浓度LiPSs，从而抑制穿梭效应，最终使Li-S电池具有高硫利用率和卓越的循环稳定性。

图2. VC@INFeD和LiPSs之间的关系

受益于上述优势，即使在高硫负载（5.2 mg cm^-2）和贫电解液（电解液/硫为∼7 μL mg^-1）条件下，Li-S电池也具有良好的电化学性能，包括高容量和出色的倍率能力。作者相信，这项工作中的VC@INFeD分子催化剂设计不仅可以为高性能Li-S电池提供启示，还可以为液态电解液和半固态储能装置等领域的催化剂/电解液界面工程创新带来机遇。

图3. Li-S电池性能

Desolvation Synergy of Multiple H/Li–bonds on Iron−Dextran−based Catalyst Stimulates Lithium−Sulfur Cascade Catalysis. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202207074

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