缓慢的氧化还原动力学和多硫化物（Li₂S_n，n=4-8）的穿梭效应严重影响了高能量密度锂硫（Li-S）电池的电化学性能。

近日，为解决上述问题，中南大学韦伟峰研究员，北京工业大学Ning Wang报道了通过构建一种具有双活性中心的集成催化剂，在该催化剂中，单原子(SA)-Fe和极性Fe₂N共嵌入在氮掺杂的石墨烯中（SA-Fe/Fe₂N@NG）中。

文章要点

1）SA-Fe/Fe₂N@NG中具有平面对称Fe-4N配位的SA-Fe和具有三角锥形Fe-3N配位的Fe₂N分别对多硫化物有协同吸附作用，对Li₂S_n和Li₂S脱硫化具有催化选择性。这些特性使得由SA-Fe/Fe₂N@NG改性的隔膜具有最佳的多硫化物约束催化性能，从而加速了Li₂Sn ↔ Li₂S的双向液-固转化，抑制了穿梭效应。

2）实验结果显示，基于SA-Fe/Fe₂N@NG隔膜的Li-S电池在1 C（纯S正极，S含量：70 wt%）下循环500次，容量保持率高达84.1%，0.1 C时的面容量为5.02 mAh cm⁻²（SA-Fe/Fe₂N@NG负载的S正极，S负载量=5 mg cm⁻²）。

这项研究结果为长寿命锂硫电池高效催化剂的设计提供了参考。

参考文献

Cheng Ma, et al, Engineering Fe–N Coordination Structures for Fast Redox Conversion in Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202100171

https://doi.org/10.1002/adma.202100171.