单原子InN5催化剂

催化硫转化低势垒

一种氮掺杂石墨烯负载的InN5单原子催化剂，通过增强s-p轨道重叠促进硫氧化还原反应，使室温钠硫电池在高倍率下稳定循环。

Lao, Zhoujie · Yihao, Cheng · Wang, Tianshuai · 毛景 · 刘恩佐 · 师春生 · 周光敏 · Chunnian, He · 胡文彬 · 赵乃勤 · 陈彪

Angewandte Chemie - International Edition 2024

具体参数

比容量

{'zh': '490.7', 'en': '490.7'} mAh g-1

库仑效率

{'zh': '96', 'en': '96'} %

技术优势

穿梭效应最弱

InN5与NaPSs之间最大的s-p轨道重叠度有效固定多硫化物，抑制穿梭效应，减少活性物质损失。

反应能垒最低

在硫还原和氧化反应中均具有最低能垒，加快反应动力学，提高硫利用率。

贫电解液下高容量

在低电解液/硫比4.5 μL/mg下仍实现490.7 mAh/g的可逆容量，库仑效率96%，有利于提高电池能量密度。

应用场景

• 室温钠硫电池：该催化剂降低反应能垒并抑制穿梭效应，使室温钠硫电池在高倍率和贫电解液条件下稳定循环。
• 单原子催化：InN5配位结构通过最大化s-p轨道重叠来优化催化活性，为单原子催化剂设计提供电子级描述符。
• 硫宿主材料：作为硫宿主，通过强s-p轨道重叠锚定多硫化物，抑制穿梭，提升硫利用率。
• 钠电池：该催化剂提升钠硫电池的硫反应动力学和循环稳定性，有助于开发高能量密度钠电池。
• 催化材料：提供s-p轨道重叠度作为催化活性描述符，指导高效催化材料设计。