無(wú)定形金屬硼化物材料是先進(jìn)鋰硫電池有吸引力的催化劑，但其催化機(jī)制仍不清楚。

北京理工大學(xué)陳人杰、趙騰等首次設(shè)計(jì)了二維無(wú)定形Mo摻雜硼化鈷(Co₇Mo₃B)作為快速化學(xué)還原的雙向硫催化劑，并通過理論計(jì)算證實(shí)了其原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。

圖1. Co₇Mo₃B的表征

Co₇Mo₃B的多孔結(jié)構(gòu)是由二維納米片自組裝而成，可以提供更多的活性位點(diǎn)并促進(jìn)電子和離子的轉(zhuǎn)移。更重要的是，Co、Mo和B原子的相互作用有助于提高電導(dǎo)率、增強(qiáng)與長(zhǎng)鏈多硫化物(LiPSs)的親和力以及促進(jìn)可逆的Li₂S成核和離解，從而加速LiPSs的還原和Li₂S的氧化動(dòng)力學(xué)。此外，間隙型Co₇Mo₃B可以使鋰離子在充放電過程中從結(jié)構(gòu)中嵌入和脫出，同時(shí)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

圖2. Co₇Mo₃B的催化作用

因此，采用Co₇Mo₃B催化劑的S正極具有出色的使用壽命（5 C下1000次循環(huán)）和優(yōu)異的倍率性能（10 C）。即使在6.79 mg cm^-2的高硫面積負(fù)載和5 μL mg^-1的貧電解液/硫比條件下，Co₇Mo₃B/S復(fù)合正極仍然表現(xiàn)出良好的面容量和容量保持率。因此，Co₇Mo₃B是一種適用于先進(jìn)Li-S電池的高效LiPSs電催化劑。

圖3. Li-S電池的電化學(xué)性能

2D Amorphous Mo-Doped CoB for Bidirectional Sulfur Catalysis in Lithium Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202202766