北理陈人杰、李丽Adv. Sci.：CoSe-ZnSe异质结促进锂硫电池双向硫转化反应

缓慢的硫还原和硫化锂（Li₂S）氧化阻止了锂硫（Li-S）电池的广泛使用，而锂硫（Li-S）电池是锂离子电池有吸引力的替代品。

北京理工大学陈人杰、李丽等报道过渡金属硒化物异质结（CoSe–ZnSe）可催化加速双向硫转化反应，实现高性能Li-S电池。

图1 材料形貌和结构表征

同步辐射X射线吸收光谱和密度泛函理论计算表明，具有电荷重新分布和结构畸变的高活性异质界面可有效固定硫物种，促进锂离子扩散，并降低硫还原和 Li₂S的氧化能垒。

因此，增强的双向硫转化使CoSe-ZnSe/S催化正极在0.1 C下实现了1654 mAh g^-1的出色容量，并在3 C下保持了808 mAh g^-1。在2 C下进行1700次循环后，实现了长期循环稳定性，每个循环的容量衰减率低至0.027%。

图2 CoSe-ZnSe的催化作用研究

此外，作者合成了锚定在源自金属有机骨架（MOF）@石墨烯气凝胶复合材料的3D石墨烯气凝胶（CoSe-ZnSe@G）上的CoSe-ZnSe异质结。3D大孔互连碳网络使催化位点暴露最大化，并在贫电解液条件下循环过程中大大增强了传质和硫物质转化。

结果，在7.7 mg cm^-2的高硫负载和3 µL mg^-1的低电解液/硫比下实现了高面积容量，即8.0 mAh g^-1。该研究证明了双向催化异质结和结构工程在提高Li-S电池性能方面的重要性。

图3 锂硫电池电化学性能

Engineering Catalytic CoSe–ZnSe Heterojunctions Anchored on Graphene Aerogels for Bidirectional Sulfur Conversion Reactions. Adv. Sci. 2021. DOI: 10.1002/advs.202103456.

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北理陈人杰、李丽Adv. Sci.：CoSe-ZnSe异质结促进锂硫电池双向硫转化反应

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