近日，我校tyc1286太阳集团闫霄博士团队在“锂硫电池电催化”领域取得了重要进展，该成果以江苏师范大学为唯一通讯单位发表在国际知名期刊ACS Nano上，题为“Niobium Boride/Graphene Directing High-Performance Lithium-Sulfur Batteries Derived from Favorable Surface Passivation（硼化铌/石墨烯的表面钝化驱动高性能锂硫电池）”。闫霄博士和龙洲洋博士为共同通讯作者，李彦娟博士和2022级硕士生王展展为共同第一作者。该论文受到了国家自然科学基金和江苏省高校科学基金等项目的资助。
图1：NbB2/rGO/PP隔膜的制备工艺及电化学反应机制示意图。
本文设计了NbB2/还原氧化石墨烯改性的PP隔膜（NbB2/还原氧化石墨烯/PP）。基于实验和多视角测量表征、从头算分子动力学（AIMD）和密度泛函理论（DFT），深入探究了NbB2对LiPSs的催化机理。研究发现，与LiPSs在NbB2中相互作用的实际催化剂是通过B-O-Li和Nb-O-Li键形成的带有氧化层（O2-NbB2）的钝化表面。在Nb-O和B-O表面处，Li2S的分解势垒分别从3.390 eV下降到0.93 eV和0.85 eV，加快了Li+的扩散。因此，以NbB2/rGO/PP为功能性隔膜的电池在1C下经过100次循环后获得了873 mAh g-1的高放电比容量。此外，即使在7.06 mg cm-2的高硫负荷和8 μL mg-1S的低电解质/硫比下，NbB2/rGO/PP也能有效地保持其优势。这项研究为开发高性能电催化剂提供了一种新的方法，为探明锂硫电池的催化机制提供了新的见解。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12076
作者简介：
闫 霄副教授，理学博士、硕士生导师、材料科学与工程系主任。主要从事锂（离子）电池电极材料的构筑以及回收再利用方面的研究。先后主持国家自然科学基金和省（市）自然科学基金等项目7项，江苏省***JMRH创新平台骨干教师。在Angew. Chem. Int. Edit.和ACS Nano等期刊发表SCI收录论文30余篇，获得授权专利2件；获吉林省优秀博士学位论文、江苏军民结合科技创新奖。
李彦娟副教授，工学博士，硕士生导师，主要从事能源电催化材料的开发与设计，近年来在ACS Nano, J. Mater. Chem. A等期刊发表学术论文30余篇。主持国家自然科学基金青年项目，江苏省自然科学基金，江苏省高等学校自然科学研究面上项目和徐州市基础研究项目等。
