Cu-THQ电催化剂

-20°C长循环稳定

通过π共轭调控构建局域电子富集环境，强化Cu-S轨道杂化，显著加速多硫化物转化，实现Mg-S电池超长循环寿命。

周向 · Xu, Tian · 张洪禹 · Sun, Ming · Guo, Zhihao · Li, Chaoqun · 王文彬 · Guo, Miao · 夏广林 · 余学斌 · ORecord 科技单元

ACS Nano 2026

参数信息

可逆容量

470 mAh g⁻¹

循环次数

2000

电流密度

8.36 A g⁻¹

低温工作温度

-20 °C

技术优势

多硫化物转化加速

通过限域π离域和氧到铜的电子捐赠，构建局域电子富集环境，上移d带中心，强化Cu-S轨道杂化，从而高效锚定并还原MgS₂中间体。

2000次长循环容量不衰减

在8.36 A g⁻¹高倍率下，Cu-THQ中间层使电池维持470 mAh g⁻¹的可逆容量长达2000次循环，远超常规镁硫电池。

-20°C低温也能稳定工作

即使在-20°C的低温下，电池仍能维持稳定的循环性能，展示了在寒冷环境中的应用潜力。

电子结构可设计性

通过π共轭调控策略，可精确调节配位框架中的电子离域程度和金属中心的电子状态，为催化活性优化提供明确路径。

应用场景

• 镁硫电池：用Cu-THQ中间层替代传统隔膜，解决多硫化物穿梭和转化慢问题，直接提升镁硫电池循环寿命。
• 多硫化物转化催化：通过π共轭调控的电子结构设计，为多硫化物转化提供高效催化位点，替代贵金属或传统碳基催化剂。
• 镁金属负极保护：加速多硫化物转化可减少可溶性多硫化物对镁负极的腐蚀，间接提升负极界面稳定性。
• d带中心调控电催化：利用配体π共轭程度调控Cu中心的d带中心，优化Cu-S键合强度，为电催化反应提供设计原则。