為獲得切實(shí)可行的鋰硫電池，人們進(jìn)行了廣泛的努力。然而，主要與臭名昭著的多硫化物穿梭和緩慢的硫氧化還原動(dòng)力學(xué)有關(guān)的問題，仍然存在于提高電池的能量密度和循環(huán)壽命方面。

西南科技大學(xué)宋英澤、中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院張煒等人提出了一種原子級(jí)調(diào)制工程策略，以設(shè)計(jì)一種新型V-N-C模型電催化劑，該催化劑將孿生孤立釩原子和超小尺寸氮化釩（VN）納米顆粒巧妙地集成在碳質(zhì)框架中，以作為鋰硫電池的功能性硫基體。

結(jié)合同步輻射X射線三維納米計(jì)算機(jī)斷層掃描（X 射線 3D Nano-CT）、原位拉曼和第一性原理計(jì)算的結(jié)果，作者得出結(jié)論，這樣的V-N-C電催化劑系統(tǒng)地協(xié)同了高效單原子V-N-C的配位 (SAV-NC) 以及位點(diǎn)豐富的VN中心，從而分別在放電和充電過程中有效地促進(jìn)Li₂S的形成和分解。

因此，高活性的V-N-C電催化劑可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的倍率性能和長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性，相應(yīng)的S/V-N-C正極在0.1 C下具有1280 mAh g^–1的顯著放電容量，在2 C下可循環(huán)1000次，每次循環(huán)衰減率低至0.052%。

圖1 V-N-C電催化劑的合成與表征

此外，所設(shè)計(jì)的S/V-N-C正極即使在高硫負(fù)載（8.1 mg cm^-2）和柔性軟包電池配置的情況下仍然可提供良好的電化學(xué)性能，因此在未來的實(shí)際應(yīng)用中具有廣闊的前景。

圖2 不同正極的電化學(xué)性能

Vanadium Atom Modulated Electrocatalyst for Accelerated Li?S Chemistry. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106414