南开高学平AFM：Ni-Pt合金催化剂助力锂硫电池1000次稳定循环！

元素硫具有超高的理论比容量，而硫在锂硫（Li-S）电池中的实际应用受到氧化还原动力学缓慢和严重的穿梭效应的严重阻碍。通过合理的结构设计提高硫主体的催化活性是解决这些问题的关键。

南开大学高学平等首次引入以高指数晶面(HIFs)为界的凹纳米立方(CNC)镍铂(Ni-Pt)合金作为锂硫电池的硫核心催化剂。

图1 NC Ni-Pt的表征

与传统纳米立方Ni-Pt(NC Ni-Pt)合金的低指数晶面(LIFs)相比，HIFs不仅可以为多硫化物(LiPSs)提供适度的化学耦合，还可以更有效地降低S₈到Li₂S的转换能垒，从而强烈加速硫物种的转化动力学。随后，精心设计的CNC Ni-Pt合金均匀分布在单层石墨烯(CNC Ni-Pt/G)上，并作为催化硫主体引入Li-S电池。结果表明，CNC Ni-Pt/G在加速中间体LiPSs的转化和调节放电产物的沉积方面表现出优异的电化学活性。

图2 Li-S电池性能

得益于HIFs的卓越催化活性，S/CNC Ni-Pt/G正极在0.1 C倍率下以全硫正极为活性材料提供了783.3 mAh g^-1的高比容量和在1C下1000次循环中每循环0.025%的低容量损失。

此外，在8.8 mgs cm^-2的高硫负载量和5 µL mg^-1的低电解液用量下，仍可以获得664.9 mAh g^-1的高可逆容量。这项工作的重点是通过调节核心催化剂的暴露面来提高硫主体的催化活性，为Li-S电池主体材料的结构优化提供了新的途径。

图3 CNC Ni-Pt的吸附催化作用

Nickel–Platinum Alloy Nanocrystallites with High-Index Facets as Highly Effective Core Catalyst for Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202200893

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