近日，公司雷维新教授团队在材料科学与工程领域国际著名期刊Acta Materialia上发表题为“硫锂电池高导电率稳定宿主中Fe₃C量子点、N掺杂碳和硒的协同效应”(Synergistic effect of Fe₃C quantumdots, N-doped carbon and selenium on high conductive stable host for lithium sulfur batteries)的研究论文。公司硕士研究生许旭明为文章第一作者，雷维新教授为论文通讯作者，公司为论文的第一单位。

作为下一代储能系统的候选者之一的锂硫电池，由于多硫化物穿梭效应的存在，使其的库仑效率低和容量快速衰退。制备对多硫化物具有良好吸附能力的宿主，被认为是缓解多硫化物穿梭效应的有效措施。宿主对多硫化物的吸附形式存在化学吸附和物理吸附两种。然而，大部分研究工作都只主要针对单一的物理吸附或化学吸附，未能实现两者之间的有效协同作用。雷维新教授团队通过控制简单的一步化学活化法，以大蒜为前驱体制备了高分散Fe₃C量子点复合高孔隙率生物碳复合材料作为硫宿主。进一步调节Fe₃C含量和比表面积，探究Fe₃C化学吸附和多孔碳物理吸附的协同效应。

SEM和TEM测试显示，制备的材料呈三维多孔结构，且分布有约为1.6 nm的Fe₃C 量子点。通过BET测试，发现Fe₃C的增加会使得比表面积降低，这意味着复合材料的物理吸附能力随着Fe₃C的增加而减弱。通过XPS表征吸附了多硫化物的复合材料，证实Fe₃C对多硫化物具有化学吸附能力。Fe₃C的增加会增强复合材料的化学吸附能力。多硫化物吸附实验及紫外-可见光光谱表明，GC/(Fe₃C)_2.7具有优异的多硫化物吸附能力，说明复合材料对多硫化物的吸附效果不是只取决于单一的吸附，而是物理吸附和化学吸附协同作用的结果。

此外，CV和EIS测试以及Li⁺扩散系数计算结果也表明，由于Fe₃C的存在，GC/(Fe₃C)_2.7具优越的电催化能力。得益于物理吸附和化学吸附的协同作用，以及优越的电催化能力，使GC/(Fe₃C)_2.7表现出优异倍率性能。并在1 C和5 C的高电流密度下保持了稳定的循环性能。

论文信息

Synergistic effect of Fe₃C quantumdots, N-doped carbon and selenium on high conductive stable host for lithium sulfur batteries

Xuming Xu, Hongyan Chen, Hongda Duan, Wenying Yang, Xupeng Xu, Youlan Zou, Zengsheng Ma, Weixin Lei

 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119309