山大化工学院徐立强教授, AM ：具有不同功能微区的Co/MoN 激活的双边动力学调控用于高性能的锂硫电池

第一作者：孔月月

通讯作者：徐立强*

单位：山东大学

缓慢的硫氧化还原动力学和锂枝晶生长是锂硫（Li–S）电池的主要瓶颈。通过设计新型的优异电催化剂修饰隔膜被认为是同时兼顾硫正极和锂负极最为有效的调控方式之一。MoN作为一种电催化剂在锂硫电池中的应用已经被报道，但其在多硫化物吸附和催化、锂离子传输调控等方面还存在着一定的局限性。该工作设计了新型Co/MoN电催化剂，其中Co的引入调节了MoN 的电子结构，提升了MoN 对多硫化物的吸附，充分利用MoN的吸附作用和Co 的催化作用, 通过不同功能微区的协同作用，缓解多硫化物的穿梭效应并调控均匀的 Li ⁺ 流动，此策略使得组装的锂硫电池展现出优异的电化学性能和长循环稳定性。该研究为合理利用具有多功能微区的复合材料的协同效应、解决长循环锂硫电池中硫正极和锂负极的问题提供了一种可行的策略。

近日，来自 山东大学的徐立强教授 ，在国际知名期刊 Advanced Materials 上发表题为 “Co/MoN Invigorated Bilateral Kinetics Modulation for Advanced Lithium–Sulfur Batteries” 的文章，该论文的第一作者是硕士生孔月月。该文章研究了具有不同功能微区的Co/MoN复合材料的协同效应，同时有效解决了锂硫电池中硫正极缓慢的硫反应动力学和锂负极锂枝晶、死锂等问题。该项研究通过异质结构的构建以探索提高MoN在锂硫电池中吸附活性和催化活性的策略，还研究了催化剂结构与电池性能之间的关系，为理解锂硫电池中具有不同功能微区异质结构催化剂的构建和应用探索提供了新思路和新途径。

MoN的电子结构通过Co的引入进行调节，优化了MoN的吸附能力，通过吸附实验分析结果和关于吸附能的理论计算可以得到证实，MoN对多硫化物的吸附能大大提升，从而促进了多硫化物氧化还原转化动力学。

在多硫化物的转化过程中，Co对从Li ₂ S ₄ 到Li ₂ S的关键氧化还原反应步骤显示出优异的催化作用，并通过理论计算结果中较低的吉布斯自由能得到证实。

在放电/充电过程中，由于Co/MoN的不同功能微区的协同作用，S8分子被MoN快速捕获，并在异质结构界面处在内建电场的推动下快速迁移到 Co这一侧，在Co 的催化作用下，快速稳定地转化为Li ₂ S；通过原位拉曼测试，检测整个氧化还原过程中不同多硫化物的转换，对反应过程的动力学进行评估；基于双边动力学调制策略，Co/MoN修饰的隔膜不仅加快了S氧化还原反应动力学并抑制了LiPSs的穿梭，而且在循环过程中实现了均匀的锂离子扩散和稳定的Li成核生长。

装有改性隔膜的电池在大电流与小电流密度下均展现出较高的比容量和较好的循环稳定性；在1 mA cm ^-2 的电流密度下实现了800小时均匀的Li ⁺ 传输；在高硫载量和贫液条件下纽扣电池展现出较高的面容量，组装的锂硫软包电池可以驱动小风扇稳定转动，具有潜在的优异实用价值和商用化潜力。

Co/MoN Invigorated Bilateral Kinetics Modulation for Advanced Lithium–Sulfur Batteries

徐立强 教授，博士生导师，山东大学杰出中青年学者、山东省高层次人才、中国化学会高级会员。近年来一直致力于新型高性能碱金属二次电池、锂硫二次电池正负极电极材料及新型电催化相关材料的新颖制备方法探索、结构与性能调控及其实际应用等；相关研究属无机合成与制备化学、纳米材料、电化学, 晶体结构与性能及器件等交叉学科的前沿研究领域。在上述相关研究领域目前已在Chemical. Society. Reviews., Progress in Materials Science.，Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Energy. Mater., ACS Nano, Energy Storage Materials, Nano Today, ACS Energy Lett, Chem. Mater., Nano Research, J. Mater. Chem. A., Small 等发表SCI收录论文120余篇并获邀撰写综述论文及封面论文多篇，相关论文被他引8000余次；获授权国家发明专利16项; 2020年和2023年先后获山东省自然科学二等奖2项。