Photo‐Induced Dynamic Catalytic Domains for High‐Performance Lithium‐Sulfur Batteries

多硫化物 催化作用 双功能 材料科学 电解质 电化学 硫黄 阴极 氧化还原 化学工程 动力学 纳米技术 电极 化学 物理化学 有机化学 冶金 工程类 物理 量子力学
作者
Yuhao Liu,Zhengqiang Hu,Feng Wu,Li Li,Renjie Chen
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (38): e2506839-e2506839 被引量:6
标识
DOI:10.1002/adma.202506839
摘要

Abstract Lithium‐sulfur batteries (LSBs) face significant challenges due to sluggish reaction kinetics and the polysulfide shuttle effect. Here, a light‐induced anchoring strategy is employed to construct Co/Cu diatomic catalysts (DACs) on C 3 N 4 , introducing dual active sites with strong polysulfide adsorption and bifunctional catalytic activity. Upon light excitation, the synergistic Co–Cu interaction induces local electronic redistribution, which triggers broader electronic rearrangement and directional charge carrier migration. This process generates dynamic catalytic domains with enhanced polysulfide adsorption and catalytic conversion capability. These domains not only promote effective photogenerated carrier separation but also play a pivotal role in accelerating sulfur redox kinetics and regulating Li₂S deposition behavior. As a result, the Co/Cu‐C₃N₄ cathode exhibits exceptional electrochemical performance, achieving 1200 stable cycles at 8 C with a capacity decay of 0.025% per cycle. Remarkably, under lean electrolyte conditions (E/S = 4 µL mg⁻¹) and ultra‐high sulfur loading (14.73 mg cm⁻ 2 ), the battery maintains excellent cycling stability. This work offers a conceptual framework for photo‐induced catalytic microenvironment design and highlights the potential of spatiotemporal electronic modulation for next‐generation photo‐assisted energy storage systems.
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