Ga-Cd双原子催化剂

加速硫转化

通过Ga-Cd双位点轨道电子耦合解决钾硫电池多硫化物转化动力学慢的问题，显著提升固相转化效率。

Shipeng, Zhang · Li Zhen · Li, Menggang · 谷宇 · 韩盈 · Zeng, Ruijin · 卢涛 · Liu, Youxing · Na, Ye · Han, Xiaocang · Luo, Mingchuan · 赵晓续 · 余彦 · 郭少军 · 张锦

Nature Communications 2025

参数信息

比容量

589 mAh g-1

技术优势

打破固相转化瓶颈

Cd的满价电子构型通过轨道耦合向Ga空轨道转移电子，增强Ga位点活化S-S键的能力，从而加速K2S2到K2S的转化动力学。

高倍率下容量不崩

硫正极在5 A g-1的大电流密度下仍可输出589 mAh g-1，说明催化位点有效降低了反应过电位，使高倍率充放电成为可能。

组分间协同增效

Ga对多硫化钾有强吸附能力但催化电子不足，Cd通过轨道耦合补足这一缺陷，形成吸附-催化的协同作用。

合成方法明确可控

Ga-Cd双原子位点被精准锚定在空心介孔碳球上，金属间强轨道耦合得以实现，避免了传统双原子催化剂中不可控金属相互作用的负面影响。

应用场景

• 钾硫电池正极：加速K2S2向K2S的固相转化，提升正极硫利用率。
• 高倍率储能：在5 A g-1大电流下保持589 mAh g-1容量，满足高功率输出场景。
• 电催化转化：双原子位点活化S-S键，降低多硫化物转化过电位。