钒插层二硫化铌提高锂硫电池催化活性

【研究背景】

二次电池中，锂硫电池有着高达 2600Wh Kg−1 的理论能量密度，且硫在自然界中储量丰富、无污染、价格低廉且容易获得，因此被认为是最有潜力的下一代储能体系之一。然而，在实际过程中锂硫二次电池会受到电解液中可溶性多硫化锂的穿梭效应的影响，导致活性物质利用率低、电池寿命短、容量衰减速率过快等问题。催化作用能针对性且有效地抑制“穿梭效应”，加速多硫化物的转化，防止多硫化物在电解液中形成浓度差而发生扩散。本篇观点提出了一种用于锂硫电池的 V 插层 NbS2的稳定的高效催化剂(Nb3VS6)，该催化剂表现出了优异的催化性能，且此种通过层间引入V 而形成的中间化合物的方法，为制备高效Li-S催化剂提供了另一种思路。

【文章简介】

近日，来西北大学的惠俊峰教授与中国科学院过程工程研究所的张会刚，朱庆山研究员合作，在国际著名期刊ACS Nano上发表题为“Vanadium Intercalation into Niobium Disulfide to Enhance the Catalytic Activity for Lithium−Sulfur Batteries”的观点文章。该观点文章结合相图设计了一种V 插层 NbS2的稳定的高效催化剂(Nb3VS6)，通过相关实验以及理论计算表明了，Nb3VS6 相较于NbS2和VS2有着较高催化活性以及更强的多硫化物的吸附作用，同时以Nb3VS6 组装的锂硫电池在2 C下显示出优异的循环性能（循环1000圈的容量保持率仍在73.2%）。

图1. 催化剂设计概念图 (a) Nb-V-S体系中所研究化合物的组成图; (b) Nb3VS6的合成示意图; (c) 比较NbS2和Nb3VS6的催化活性中心的催化活性。