上大AFM：TiB2纳米片增强Li-S电池中多硫化物转化

具有高电导率（约10⁵S cm⁻¹）和极性的过渡金属硼化物（MB）作为硫宿主材料显示出巨大优势。大多数报道的用于LiPSs吸附的硼化物容易暴露MB表面结构上只有一种活性位点的(001)面。这使得具有单一类型正电荷或负电荷原子位点的（001）面主导的MB难以在复杂的多相硫电化学中实现有效的界面吸附和向多硫化物的转化。

在此，同济大学贺婷，上海大学赵宏滨、唐亚等人开发了一种具有优先暴露（1-10）面的超薄 TiB₂ 纳米片，作为Li-S 电池中具有丰富电催化位点的高效催化剂。由于钛和硼的活性位点在（1-10）面上高度等效暴露，以（1-10）面为主的 TiB₂ 纳米片通过 Ti─S 和 B─S 键吸附钛和硼双原子位点，最大限度地提高了结合效应。

结果显示，(1-10)TiB₂ 在促进多硫化物转化和Li₂S分解方面具有卓越的催化活性，从而显著抑制了穿梭效应，改善了氧化还原动力学。因此，Li-S 电池获得了优异的电化学性能，在0.2 C时放电容量高达1469 mAh g^-1。即使在含硫量为5 mg cm^-2的情况下，仍能达到4.86 mAh cm^-2的突出平均容量。

图1. 电化学性能

总之，该工作利用晶面工程策略成功构建了高活性的3D蜂窝状TiB₂纳米片，并系统地研究了Li-S化学中的晶面效应。结果表明，（1-10）面主导的TiB₂具有高度等效暴露的Ti和B活性位点，优化了吸附和催化活性。由于结构的优势，采用(1-10)TiB₂催化剂的电池在0.2 C下表现出1469 mAh g⁻¹的高比容量、优异的倍率性能、优异的1 C循环稳定性以及极低的容量衰减率0.048%。

更重要的是，4.86 mAh cm⁻²的高面容量，在高硫负载和低电解质/硫的情况下超过了大多数商用锂离子电池。因此，该项工作强调了晶面工程在优化催化剂性能方面的有效性，加深了对Li-S化学中催化剂晶面依赖性活性的理解，并为先进硫电极的合理结构设计提供了指导。

图2. 作用机制探究

(1-10) Facet-Dominated TiB2 Nanosheets with High Exposure of Dual-Atom-Sites for Enhanced Polysulfide Conversion in Li-S Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202314657

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