锂硫电池凭借其超高的能量密度、低成本等优势而被视为未来高比能锂电池的首选。不过，多硫化物的穿梭效应和迟缓的动力学特征使其发展严重受限。缺陷工程由于能够调控电催化剂的电子结构因而能够解决上述问题。最近，北京理工大学的白羽和孙克宁团队等借助含有磷空位的CoP催化剂(CoP-Vp)对磷空位对Li-S电池的影响进行了研究。

本文要点

1） 研究人员以CoP-vP为模型材料研究了磷空位对Li-S电池的作用和磷空位浓度对Li-S电池电化学性能的影响。磷空位工程使得CoP催化剂的电子结构和催化活性得到了调控。研究人员制备的的CoP-Vp具有较低的Co-P配位数，电子易于在Co原子和P原子上进行累积且引入的磷空位主要以团簇的形式存在。CoP-Vp独特的电子构型可以增强其对多硫化物的化学亲和力，加速多硫化物转化过程中的氧化还原动力学。

2） 随着磷空位浓度的增加，CoP-vP的化学吸附性和电催化能力也得到了显著增强。理论计算结果表明在CoP-vP表面发生的多硫化物转化反应能垒显著降低，锂离子的扩散也得到了促进。原位拉曼光谱证明CoP-vP的存在能够促进多硫化物的电化学转化。

3） 得益于CoP-vP的上述优势， S/CNT-CoP-Vp-1M 电极能够在高硫载量（7.7 mg/cm²）和低电解液含量（E/S=5 uL/mg）的条件下在2C的电流密度下实现8.03 mAh/cm²的高容量。

参考文献

Rui Sun,Yu Bai,Zhe Bai,Lin Peng,Min Luo,Meixiu Qu,Yangchen Gao,Zhenhua Wang,Wang Sun,Kening Sun, Phosphorus Vacancies as Effective Polysulfide Promoter for High-Energy-Density Lithium–Sulfur Batteries, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202102739