【ITBEAR】北京航空航天大学与中国科学院联手，在单原子催化剂领域取得重大突破，有望为锂硫电池性能带来质的飞跃。该研究聚焦于通过电子调控和对称性破缺工程，优化单原子催化剂在硫氧化还原反应中的作用，从而推动锂硫电池实现更长久的使用寿命。
在此次研究中，科学家们成功地将欠配位的Ni-N3基团锚定在N、S共掺杂的多孔碳材料上，显著增强了硫氧化还原反应的活性。实验结合理论计算揭示，这种单原子催化剂中的对称性破缺电荷转移，得益于硫原子对Ni-N3基团的精细调控。这种调控不仅强化了化学吸附过程，还通过加速电子转移，实现了多硫化物的迅速氧化还原转换。
测试结果显示，基于Ni-NSC的锂硫电池展现出令人瞩目的性能。在1 C的倍率下，电池初始可逆容量高达1025 mAh g-1，同时在2 C和3 C条件下，经过2400次循环仍保持稳定。特别在硫负载增加到5.88 mg cm-2时，该电池的面积容量竟能达到7.8 mAh cm-2（0.05 C倍率下），且在0.2 C倍率下循环100次后，仍保有4.7 mAh cm-2的容量。
此项研究的成果不仅为锂硫电池的设计与开发提供了新的思路，也为通过精确调控活性位点的微观电子密度，来增进金属硫电池中硫氧化还原反应效率，提供了深刻的科学见解。这一突破性的技术，有望在未来大幅提升锂硫电池的实用性和市场竞争力。
