Andreu Cabot教授、张超琦博士AFM：结合缺陷和异质界面工程调控ZnTe/CoTe2@NC电子结构用于高性能的锂硫电池

第一作者：黄臣

通讯作者：张超琦*，张超岳* ，Andreu Cabot*

单位：西班牙加泰罗尼亚能源研究所，巴塞罗那大学

锂硫电池由于高的容量和能量密度，受到了能源领域的广泛关注。但是面临的一些挑战也限制了锂硫电池的实际应用。例如，硫和放电产物Li₂S低的导电性, 在充放电过程中体积膨胀比较严重和多硫化物的严重的穿梭效应，为了解决锂硫电池在实际应用中所存在的问题，我们设计一种硫宿主材料，在宿主材料中通过引入空位提高催化剂对多硫化物的吸附能力，设计异质界面提高催化剂的导电性。

近日，来自于西班牙加泰罗尼亚研究所Andreu Cabot教授，在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Combined Defect and Heterojunction Engineering in ZnTe/CoTe₂@NC Sulfur Hosts toward Robust Lithium-Sulfur Batteries”的观点文章。在本工作通过引入Te空位提高催化剂对多硫化物的吸附能力，通过设计异质结构提升离子的传输速率。该宿主材料结合了缺陷和异质结的优势，用作锂硫电池展现优异的电化学性能。

通过以ZiF-8/67 为前驱体进行简单的热处理过程得到的异质结构，制备的具有异质结构的ZnTe/CoTe₂相比于单金属而言具有较高的导电性和离子传输速率，理论计算和实验共同说明了异质结构的形成有利于催化剂导电性的提升。

经过简单的热还原策略，在电极材料ZnTe/CoTe₂@NC中产生适量的空位，相比于完美晶体在电极材料中产生适量空位的产生能够有效的吸附多硫化物，吸附实验和理论计算共同证明了这一观点。

结合缺陷和异质结构的优势，电极材料用作锂硫电池时表现出优异的电化学性能，包括高的比容量，优异的倍率性能和长的 循环使用寿命。即使在高硫负载量下5.4 mg cm^–2，在 0.1C 时保留了 1273 mA h g⁻¹ 的高容量，并且当将电解质减少到 7.5 μL mg⁻¹，v-ZnTe/CoTe₂@NC/S 仍然保持890.8 mA h g⁻¹的容量在电流密度0.1C循环100圈。

硫阴极被认为是一种可行的下一代储能设备由于其高能量密度（2600 Whkg⁻¹) 和比容量 (1675 mAh g⁻¹)以及大量的硫丰度和低成本。然而，多硫化物的穿梭，和差的导电性以及在充放电过程中的体积膨胀限制了锂硫电池的实际应用，为了解决锂硫电池实际应用中所面临的挑战，在本工作中设计了缺陷和异质结构工程，缺陷的形成能够有效吸附多硫化化物促进多硫化物的转换，制备的异质结构能够提高电极材料的导电性，在本工作发展硫宿主材料充分结合了两方面的优势，同时本工作发展的策略也为设计其他的电极材料提供了新的思路。

Combined Defect and Heterojunction Engineering in ZnTe/CoTe₂@NC Sulfur Hosts toward Robust Lithium-Sulfur Batteries

Andreu Cabot教授简介：Andreu Cabot，西班牙加泰罗尼亚能源研究所教授，2003年获得巴塞罗那大学物理学博士学位，2004-2007在加州大学伯克利分校做博士后研究工作。主要研究领域包括（1）半导体和金属纳米结构的合成、构建和表面修饰；（2）能源存储和转换纳米材料、热电材料、金属/硫及金属/空气电池、电催化能源转换技术；（3）电流体动力学3D打印技术等。以第一/通讯作者在Science、JACS、Angewandte Chemie、Advanced Materials以及Nature Communications等期刊发表论文200余篇，他引大于14000 (citation)，H因子为64

黄臣：2019-2022硕士毕业于华南师范大学化学学院物理化学专业,师从舒东教授，主要研究方向为超级电容器正极材料的制备，目前就读于巴塞罗那大学-加泰罗尼亚能源研究所博士一年级。研究方向主要为金属-硫基电池宿主材料的合成及其电化学性能的研究。黄臣：2019-2022硕士毕业于华南师范大学化学学院物理化学专业,师从舒东教授，主要研究方向为超级电容器正极材料的制备，目前就读于巴塞罗那大学-加泰罗尼亚能源研究所博士一年级。研究方向主要为金属-硫基电池宿主材料的合成及其电化学性能的研究。