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催化是通過增強多硫化物的反應動力學來提高鋰硫（Li-S）電池性能的有效方法，然而，Li-S電池放電和充電過程的雙向電催化仍然具有挑戰性。

在此，清華大學楊穎副教授等人通過 (NH₄)₂V₄O₉(NVO)的熱誘導部分分解來制備 (110) 面主導的VO₂，形成了具有雙向催化能力的 (110) VO₂ @NVO雜化物。

這種（110）晶面主導的VO₂對LiPSs中S-S鍵的斷裂和Li₂S的脫鋰都顯示出高催化活性，從而實現雙向電催化。碳納米纖維 (CNF) 用作支架來負載上述催化劑，為Li₂S沉積提供大表面并增強催化反應的電子轉移。

圖1. (110)VO₂@NVO/CNF雙向催化劑的結構和機理示意圖

因此，組裝的具有(110)VO₂ @NVO/CNF中間層的Li-S電池提供了1472 mAh g^-1的高初始容量，在0.1 C 時300次循環后仍保留了1038 mAh g^-1的高容量，在5 C的高倍率下1000次循環后容量為521 mAh g^-1。

即使在10.3 mg cm^-2的超高硫載量和4 μL mg^-1的低電解液/硫（E/S）比下，仍實現了具有3 mAh cm^-2高容量的穩定循環性能，這表明硫的利用率和反應動力學大大提高。這項工作展示了一種通過小平面調節的簡單雙向催化劑設計，這也有助于理解Li-S電池中不同催化劑的催化機理。

圖2. 含(110)VO₂@NVO/CNF中間層的Li-S電池電化學性能

A (110) Facet-Dominated Vanadium Dioxide Enabling Bidirectional Electrocatalysis for Lithium-Sulfur Batteries, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c07647

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清華楊穎ACS Nano: （110）面占主導的VO2實現鋰硫電池的雙向電催化

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