王功名/周光敏/宋英泽Nature子刊：氯桥键增强的双核铜复合物用于电催化锂硫反应

第一作者：Qin Yang, Jinyan Cai.

通讯作者：宋英泽，王功名，周光敏

通讯单位：西南科技大学，中国科学技术大学，清华大学深圳国际研究生院

论文速览：

锂硫电池因其高理论比能量而被视为下一代可再生能源存储系统的有力候选者。然而，锂多硫化物的穿梭效应、缓慢的硫还原反应以及锂枝晶的生长等问题严重阻碍了它们的商业应用。

本研究开发了一种具有近邻距离3.5Å的同核铜双原子催化剂，通过对称的氯桥键连接两个相邻的铜原子，用于锂硫电池。这种独特的设计突破了单核金属中心活性的限制，为锂硫电池领域提供了一种新的催化剂概念。

在60 wt.%的硫含量、7.7 mg cm⁻²的质量和4.8 μL mg⁻¹的电解液剂量下，实现了7.8 mA h cm⁻²的优异面积容量。

图文导读：

图1：展示了Cu-1和Cu-2的设计示意图。

图2：示意图说明了Cu-1和Cu-2对锂硫电池的催化效果。

图3：展示了电催化剂的形态和结构表征。

图4：展示了各种电催化剂上硫物种演变的电化学测试、光谱表征和计算模拟。

图5：展示了电催化剂对硫转化反应的电催化活性分析。

图6：展示了电催化剂对锂阳极的影响。

图7：展示了不同正极的锂硫电池的电化学性能。

总结展望：

本研究开发的氯桥键增强的双核铜复合物作为电催化剂，显著提高了锂硫电池的性能。通过独特的催化剂设计，实现了高硫含量下的高面积容量和良好的循环稳定性，为实现高效、稳定的锂硫电池提供了新策略。

此外，该研究还展示了在实际应用条件下，如高硫负载和软包电池中的优异电化学性能，证明了该电催化剂在实际能源存储系统中的巨大潜力。未来的研究将进一步优化催化剂、电解液、粘结剂等的综合设计，以实现商业化可行的锂硫电池。

文献信息：

标题：Chlorine bridge bond-enabled binuclear copper complex for electrocatalyzing lithium–sulfur reactions

期刊：Nature Communications

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