锂硫電池（LSBs）因其卓越的能量密度、低成本以及環境友好性，一直被視作下一代儲能系統的有力候選者。然而的電絕緣特性、多硫化锂（LiPS）在電解液中的溶解和穿梭，以及硫正極在充放電過程中的體積膨脹等問題的存在制約了锂硫電池的商業化進程。近日，我院朱嶺副教授團隊在锂硫電池正極雙向功能高效催化劑研究方面取得新進展，相關成果以“Nanostructured MnFe2O4/MnO Heterojunctions as Highly-efficient Bi-functional Catalyst for Complementary Conversions of Polysulfides toward Robust Lithium-Sulfur Batteries”為題在期刊《Chemical Engineering Journal》上發表，該論文以77779193永利為第一單位，學院研究生滕飛洋為論文第一作者，學院朱嶺副教授和黃勇剛教授、化工學院吳賢文教授、廈門大學張橋保教授為共同通訊作者。
該工作通過簡單的超分子插層雙金屬氫氧化物（LDHs）衍生策略，設計并構建了一種含碳納米管複合材料的三維（3D）納米多孔錳鐵層狀雙金屬氧化物（MF-LDO@CNT），将其作為锂硫電池的高效雙功能催化劑。碳納米管網絡、三維多孔結構以及極性“金屬-氧鍵”分别用于增強電子導電性、硫負載量以及吸附能力。所形成的p型MnO和n型MnFe2O4異質結能夠分别高效地催化S8向Li2S6以及Li2S6向Li2S4的轉化，在多硫化锂（LiPS）的轉化階段形成互補催化作用。異質結中的内置電場促使Li2S6從MnO定向遷移至MnFe2O4，從而使多硫化锂能夠實現連續的“吸附/轉化—定向遷移—轉化”反應機制。由此，MF-LDO@CNT/S材料在0.1C倍率下實現了1358 mAh g-1的超高容量，并且在2C倍率下經過2000次循環後仍能保持452 mAh g-1的可觀容量。這項工作為設計用于先進锂硫電池的高性能硫正極提出了一種新策略。
論文鍊接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159216
圖 1. (a) 硫正極的倍率性能。(b) 硫正極在0.5C下的循環性能。(c) MnFe2O4/MnO異質結對多硫化锂雙向轉化的催化機制。
（審核責任人：伍建華）
