Investigation of the Chemisorption‐Catalysis Behavior of Sulfur Species on the Electrocatalysts Designed by Co‐regulation Strategy of Anions and Cations

化学吸附 多硫化物 催化作用 电催化剂 硫黄 电化学 化学 阴极 无机化学 化学工程 纳米技术 组合化学 材料科学 电极 物理化学 电解质 有机化学 工程类
作者
Qian Zhang,Jie Liu
出处
期刊:Chemistry: A European Journal [Wiley]
卷期号:30 (13)
标识
DOI:10.1002/chem.202303285
摘要

Abstract Li‐S batteries possess high energy density and have been one of the most promising energy storage systems. For sulfur cathodes, the electrochemical performance is still seriously hindered by the polysulfide shuttling and sluggish conversion kinetics. It has been demonstrated to be one effective strategy to address the above issues via designing electrocatalysts with robust affinity and catalytic capacity towards polysulfides. However, it is still a great challenge to rapidly and economically discover high‐performance electrocatalysts. Herein, using density functional theory calculation, we studied the chemisorption‐catalysis behavior of sulfur species on a series of electrocatalysts (MCo 2 X 4 , M=Co, Zn, Cu, Ni, Fe, and Mn, X=O, S, and Se) to assess the effect of the anions and cations co‐regulation on their electronic structure, chemisorption behavior, and catalytic property. FeCo 2 Se 4 and CuCo 2 Se 4 combined appropriate chemisorption with superior electronic conductivity and sulfur reduction catalytic capacity have been predicted as novel electrocatalysts for high‐performance Li‐S batteries. This study gives theoretical guidance for rapid discovery of high‐efficient electrocatalyst to boost the electrochemical performance of sulfur cathodes.
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