唐月锋教授、刘瑞平教授， Chem. Eng. J. 低成本、高效率的LiVPO4F/CNT电化学催化剂用于锂硫电池隔膜改性- 大数跨境

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唐月锋教授、刘瑞平教授， Chem. Eng. J. 低成本、高效率的LiVPO4F/CNT电化学催化剂用于锂硫电池隔膜改性

科学材料站

2021-02-27

导读：该文章报道了低成本、高效率的LiVPO4F/CNT电化学催化剂用于锂硫电池隔膜改性，采用先进的原位测试技术结合理论计算揭示了电化学催化剂在锂硫电池内部的催化过程，为开发低成本、高效率的电化学催化剂提供

文章信息

低成本、高效率的LiVPO4F/CNT电化学催化剂用于锂硫电池隔膜改性

第一作者：左银泽

通讯作者：刘瑞平*，唐月锋*

单位：中国矿业大学（北京），南京大学

研究背景

随着便携设备和电动汽车的飞速发展，发展高比容量和高能量密度的储能系统成为目前研究的热点。锂硫电池由于众多优势被认为是最有潜力的下一代二次电池候选之一。然而，锂硫电池充放电过程中聚硫化物的“穿梭效应”和差的电化学动力学阻碍了锂硫电池的应用，而且，锂硫电池内部的内部反应机理还尚不明确。

文章简介

近日，来自中国矿业大学（北京）的刘瑞平教授与南京大学的唐月锋教授合作，在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“The Electrocatalyst Based on LiVPO4F/CNT to Enhance the Electrochemical Kinetics for High Performance Li-S Batteries”的文章。

该文章报道了低成本、高效率的LiVPO4F/CNT电化学催化剂用于锂硫电池隔膜改性，采用先进的原位测试技术结合理论计算揭示了电化学催化剂在锂硫电池内部的催化过程，为开发低成本、高效率的电化学催化剂提供了新思路。

本文要点

要点一：原位X射线衍射观察到锂硫电池内部的氧化还原反应，并且发现LiVPO4F/CNT电化学催化剂在充放电过程中能够保证其结构稳定性。

要点二：密度泛函理论（DFT）揭示了锂硫电池还原反应主要的限速步骤为Li2S2到Li2S的转变过程。

并且，LiVPO4F/CNT电化学催化剂可以将Li2S2到Li2S的转变过程的吉布斯自由能从原来的0.98 eV降低到0.1 eV，极大的加速了锂硫电池的氧化还原反应过程。值得注意的是，LiVPO4F/CNT可以提供聚硫化物的化学吸附以及优化Li2S的成核过程。

要点三：催化和吸附测试表明LiVPO4F/CNT电化学催化剂不但可以促进聚硫化物的转换，提高电化学动力学；并且可以对聚硫化物提供强有力的化学吸附，从而抑制聚硫化物的穿梭

另外，LiVPO4F/CNT电化学催化剂可以加速锂硫电池内部锂离子扩散速率，大大提升锂硫电池的电化学稳定性和倍率性能。

文章链接

The Electrocatalyst Based on LiVPO4F/CNT to Enhance the Electrochemical Kinetics for High Performance Li-S Batteries, Chemical Engineering Journal (2021)

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129053.