在Fe-Bi和Zn-Bi站点进行工程p-d合,以实现高效的Li-S转换
Jing Yu1,2, Zhifu Liang3, Xianggui Zhou4
1Catalonia Institute for Energy Research (IREC), Sant Adrià de Besòs, Barcelona 08930, Catalonia, Spain.
Nano letters
|November 5, 2025
概括
在地球上丰富的双原子催化剂 (DAC) 具有铁-比斯木或-比斯木对,显著提高-硫 (Li-S) 电池的性能. 这些催化剂加速反应,使先进的能量存储具有高速率的能力和长期稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 高性能硫 (Li-S) 电池需要先进的电催化硫主机.
- 具有定制电子结构的原子分散金属对于高效的Li-S电池运行至关重要.
研究的目的:
- 开发新的双原子催化剂 (DAC) 以提高Li-S电池的性能.
- 为了研究土壤丰富的双金属对 (Fe-Bi,Zn-Bi) 在添加碳支器上的作用.
主要方法:
- 合成3d-6pDACs使用地球上丰富的Fe-Bi或Zn-Bi对在添加碳上.
- 使用偏差校正扫描传输电子显微镜 (STEM) 和X射线吸收光谱 (XAS) 进行表征.
- 在Li-S电池中进行电化学测试和密度函数理论 (DFT) 计算.
主要成果:
- 通过过渡金属- (TM-N) 协调稳定了原子分散的双金属中心.
- 证明了加快的聚硫化物转化和接近理想的排放高原比率与DAC,特别是Fe-Bi.
- 实现了卓越的速度能力 (>50%的容量保留在3C) 和长期循环稳定性 (在1C 1000个循环后~80%的保留).
结论:
- (Bi) 诱导协同电子效应 (联刚场和p-d合),增强催化剂活性.
- 双驱动的合作激活克服了d电子的限制,从而产生了高速率和耐用的Li-S电催化剂.
- 介绍了一个一般的,可扩展的策略,用于设计Li-S电池的先进电催化剂.
