Alloying Strategy Regulating Size and Electronic Structure of Mo0.25Nb0.75Se2 to Achieve High‐Performance Lithium–Sulfur Batteries

多硫化物 催化作用 密度泛函理论 电解质 电化学 硫黄 化学工程 材料科学 吸附 纳米技术 锂(药物) 化学 计算化学 物理化学 电极 有机化学 医学 工程类 冶金 内分泌学
作者
Jia Yuan,Peng Wang,Ning Song,Yu Wang,Jizhen Ma,Shenglin Xiong,Xiaogang Li,Jinkui Feng,Baojuan Xi
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202420866
摘要

The utilization of catalysts in lithium−sulfur batteries has proven to be an efficacious avenue for enhancing the kinetics of polysulfide conversion. Specially, the size and electronic structure of catalysts play a pivotal role in harnessing the active sites and intrinsic catalysis activity. Outstanding MoSe2 and NbSe2 are selected from 16 universal transition metal selenides based on the proposed binary descriptor. Then, an alloying strategy is devised to prepare Mo0.25Nb0.75Se2 flakelets for further improvement of the intrinsic catalysis. The integration of density functional theory calculations and electrochemical analysis demonstrates that alloying Mo with Nb can regulate the surface energy and indexes of band match and lattice mismatch, thereby enabling Mo0.25Nb0.75Se2 to possess a small size, suitable adsorption energy and low reaction energy barrier. This optimization enhances the catalysis of sulfur reduction/evolution reaction and the reversible deposition/stripping of lithium. Consequently, an assembled Ah‐level pouch cell is realized with dramatic cycle stability. With the electrolyte/sulfur ratio of 2.36 μL mg S–1, the cell can deliver a high energy density of up to 505.4 Wh kgtotal−1. This work pioneers a universal strategy for sculpting the geometric configurations and electronic structures of catalysts, to achieve enhanced catalytic activity and precise interpretation of structure−activity relationships.
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