Janus CoSTe单层膜在Li- S电池中的应用研究

温新竹, 曾凤生, 彭玉颜

doi:10.13543/j.bhxbzr.2023.02.002

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (02) : 8 -16. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2023.02.002

Janus CoSTe单层膜在Li- S电池中的应用研究

温新竹, 曾凤生, 彭玉颜

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摘要

开发新的亲硫催化材料是解决锂硫电池正极多硫化锂存在的严重的穿梭效应和缓慢的动力学转化等问题的有效方案。构建了一种潜在的锂硫电池正极锚定材料—Janus过渡金属二硫属化物CoSTe单层膜，采用第一性原理计算发现多硫化物Li_2S_n团簇在CoSTe单层膜表面吸附能适中(0.88～2.85 eV),大于石墨烯表面和有机电解液中的吸附能，且高阶Li_2S_n团簇的表面吸附在一定范围内得到了优化；Li_2S_n团簇的分解不太容易自发地在CoSTe膜层上发生；Li_2S_n团簇在CoSTe单层膜表面的扩散有其微观上的“通道”;Li_2S的解离能优于石墨烯表面，CoSTe单层膜比石墨烯表面更利于硫还原反应的顺利进行；CoSTe单层膜的金属特性在吸附Li_2S_n团簇后得以保留。综上，理论上Janus CoSTe单层膜表面在锂硫电池电极中具备优异的电化学性能，具有开发应用的潜力和价值。