Spatial Confinement Design with Metal‐Doped Catalysts: Modulating Electronic‐State of Active Sites for Accelerating Sulfur Redox Kinetics in Lithium‐Sulfur Batteries

材料科学 多硫化物 催化作用 纳米颗粒 合理设计 纳米技术 锂(药物) 兴奋剂 堆积 电化学 硫黄 电催化剂 吸附 化学工程 氧化还原 电极 光电子学 化学 电解质 冶金 生物化学 物理化学 有机化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Zhengran Wang,Huiyu Jiang,Zhiwei Ni,Chuanliang Wei,Kangdong Tian,Yuan Li,Xinlu Zhang,Shenglin Xiong,Chenghui Zhang,Jinkui Feng
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (11) 被引量:32
标识
DOI:10.1002/adfm.202416997
摘要

Abstract The rational and well‐structured construction of electrocatalysts with exceptional catalytic activity and adsorption capability is essential for effectively addressing the challenges faced by lithium‐sulfur batteries (LSBs). In this paper, the synergistic effect of spatial confinement design and doping engineering‐induced electronic‐state modulation is leveraged to suppress the shuttle effect, and high‐efficiency catalysis for polysulfide conversion is achieved. The Ni‐doped CoSe 2 nanoparticles are in situ formed on a 3D MXene hollow microsphere via self‐assembly and selenization strategies. The hollow structure provides spatial confinement and serves as a physical barrier, mitigating the polysulfide shuttle while the prevention of MXene self‐stacking ensures maximal exposure of the Ni‐CoSe 2 nanoparticles to provide additional active sites and enhances their adsorption properties. These findings are corroborated by electrochemical experiments and in situ XRD analysis, demonstrating significantly improved rate capabilities and cycling stability of LSBs utilizing the functional electrocatalyst. This study presents a valuable pathway for exploiting the synergistic effect of structural construction and electronic‐state modulation to develop high‐performance LSBs.
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