西安交大化学学院本科毕设成果
“接力式锂硫电池催化剂”发表于
储能领域重要期刊
锂硫电池凭借其高能量密度和低成本，被视为最具潜力的下一代二次电池之一。然而，在充放电循环过程中，多硫化锂中间体的转化动力学缓慢，严重阻碍了其实际应用。受电催化领域的启发，在锂硫电池中引入催化剂，可有效加速多硫化物向硫化锂的转化过程，抑制穿梭效应，从而显著减缓容量衰减。尽管目前已开发出多种催化剂，但多硫化物的催化转化机制仍不够明确。设计锂硫电池催化剂时，需综合考虑多硫化物的吸附、催化转化以及硫化锂的生成等多个方面的平衡，以确保催化反应的有效性。因此，深化对锂硫电池催化机制的理解，并据此进行合理的催化剂设计，对于推动锂硫电池的发展至关重要。
在此背景下，郗凯教授指导的2023届本科生罗寒非的本科毕设，提出并验证了一种接力式催化剂设计策略，以加速锂硫电池的硫还原转化过程。该研究设计合成了FAU-Bi2O3催化剂，每个组分均经过定制，以优化催化过程的不同阶段。其中，FAU分子筛凭借其丰富的微孔结构，有效捕获并引导多硫化物扩散至Bi2O3界面，随后通过Bi2O3催化位点促进快速转化，提高反应动力学。此外，将该催化剂集成到商用隔膜上，不仅提升了电化学性能，还赋予隔膜优异的阻燃性。这项研究为理解锂硫电池的催化过程和催化剂设计提供了新思路。
该成果以“接力式催化剂用于加速多硫化锂转化动力学和实现长寿命锂硫电池”（Relay catalyst for accelerating lithium polysulfide conversion kinetics and long-life lithium sulfur batteries）为题发表在《纳米能源》（Nano Energy）期刊上。此外，研究内容已经申请国家发明专利。此成果展现了化学学院本科生在储能领域的科研潜力和创新能力，同时也反映了学院在本科生科研培养方面的积极成效。
该研究得到了国家自然科学基金重大研究计划、面上项目及陕西省秦创原创新人才计划等项目的资助。论文的表征分析得到了西安交通大学国家储能技术产教融合平台和西安交通大学分析测试共享中心的大力支持。
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110896
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来源：西安交大化学学院
