通过电催化促进多硫化物的转化是抑制锂-硫（Li-S）电池穿梭效应的一种很有前途的策略。然而，随着循环过程中Li₂S钝化层的不断形成，电催化剂中的活性中心逐渐钝化，这无疑给实现硫物种的稳定转化带来了挑战。

基于此，苏州大学张亮教授，北京计算科学研究中心Jun Kang，加拿大西安大略大学孙学良教授报道了提出了一种反应性Li₂S与双向Fe₃C电催化剂协同作用的策略，以实现硫物种的快速、连续转化，从而大大提高Li-S电池的性能。

文章要点

1）研究发现，在还原过程中，活性Li₂S以独特的三维（3D）多孔结构在Fe₃C表面析出，不仅缩短了离子/电子扩散路径，而且暴露和保留了Fe₃C中更多的活性中心。而在后续的氧化过程中，Fe₃C也促进了活性Li₂S的分解，使电催化剂表面焕然一新。

2）综合的实验和理论计算结果表明，Fe₃C催化剂在整个充放电过程中保持了较高的催化活性，实现了硫物种的快速氧化还原转化。最终，通过制备的Fe₃C@FC/S-CF正极首次实现了宽温度范围（-10-40 ºC）下的高面容量Li-S电池（>6.0 mAh cm^-2）。在室温低E/S比8 µL mg^-1和16.1 mg cm^-2的高硫负载量下，循环70次后仍能保持10 mAh cm^-2的高比容量。

这项研究成功地实现了活性Li₂S与双向电催化剂的结合，在实际相关参数下极大地提高了Li-S电池的电化学性能。

参考文献

Pan Zeng , Cheng Yuan , Jiao An , Xiaofei Yang , Chen Cheng , Tianran Yan , Genlin Liu , Ting-Shan Chan , Jun Kang , Liang Zhang , Xueliang Sun , Achieving Reversible Precipitation-Decomposition of Reactive Li2S towards High-Areal-Capacity Lithium-Sulfur Batteries with a Wide-T emperature Range,Energy Storage Materials(2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.10.035

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.10.035