李喜飞/许云华AFM: CoSe2对锂硫电池的双功能催化作用：单掺杂与双掺杂

设计催化剂以加速可溶性多硫化锂（LiPSs）的转化被认为是抑制穿梭效应、提高锂硫电池（LSBs）正极性能的一种有前景的策略，增强电子转移和调整电子结构的杂原子掺杂是修饰金属化合物以增强LiPSs的吸附效果和催化活性的有效方法。

在此，西安理工大学李喜飞教授、许云华教授等人设计了双功能Ni/Zn双掺杂CoSe₂以增强CoSe₂的催化效果进而提高LSB的反应动力学。实验结果和理论分析表明，Ni在催化多硫化物转化和Li₂S沉淀方面的作用优于Zn，Co-S键更短，S-S键更长，而Zn在促进Li₂S分解方面表现出比Ni更好的催化作用，Li-S键更长。

此外，Zn可以提高CoSe₂的导电性，而Ni促进Li⁺扩散。因此，Ni/Zn双掺杂的CoSe₂具有催化LiPSs和Li₂S沉淀转化反应以及Li₂S分解的双重功能。

图1. Ni_0.1Zn_0.1Co_0.8Se₂-S正极的电化学性能

此外，转化动力学的增加与LiPSs分子结构的改变密切相关，这主要是由于LiPSs与催化剂之间的强相互作用。

因此，Ni_0.1Zn_0.1Co_0.8Se₂-S电极在1C下初始放电容量为679.47 mAh g^-1且在400次稳定循环中每循环衰减率低至0.065%，在2C下具有 681.74 mAh g^-1的最佳倍率性能。这项工作首次报道了Ni/Zn双掺杂CoSe₂的策略，显示出比单掺杂更好的效果，将为提高锂硫电池的电化学性能提供一种新方法。

图2. Ni/Zn单掺杂及双掺杂CoSe₂在催化LSB氧化还原中的功能示意图

Bifunctional Catalytic Effect of CoSe₂ for Lithium-Sulfur Batteries: Single Doping versus Dual Doping, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.20210783

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李喜飞/许云华AFM: CoSe2对锂硫电池的双功能催化作用：单掺杂与双掺杂

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