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在鋰-硫電池（LSB）中，引入應變被認為是提高宿主材料催化活性的有效策略。然而，通過化學方法引入應變往往不可避免地會導致化學成分和相結構的變化，從而難以真正揭示催化活性增強的本質和根本原因。

在此，哈爾濱工業大學張乃慶，張宇等人通過簡單的熱處理和淬火將應變引入MoS₂。研究表明，應變將 Mo-S 鍵中的部分反鍵軌道提升到費米級以上，并削弱了 Li-S 和 S-S 鍵，從而使其緊密錨定，加速了多硫化鋰（LiPS）的轉化。

基于高應變MoS₂的電池在 0.2 C條件下的初始放電比容量高達 1265 mAh g^-1，在1 C條件下循環1500 次，每次循環的平均容量衰減僅為 0.041%。

圖1. 作用機制

總之，該工作從電子結構和幾何結構方面揭示了硫氧化還原電催化劑應變效應的起源。通過淬火在 MoS₂ 中引入拉伸應變，由于 MoS₂ 和石墨烯的熱膨脹系數不同，淬火會產生內應力。具體而言，拉伸應變提高了 D 波段中心，將部分反鍵軌道推至 EF 以外，從而使電子更容易占據成鍵軌道。此外，拉伸應變拉長了 MoS₂ 的晶格，削弱了 Li─S 和 S─S 鍵，從而降低了 Li₂S 分解的能壘和 SRR 中的 RDS。

結果表明，高應變的 MoS₂/rGO 對 LiPSs 具有更高的錨定能力和催化性能。以MoS₂/rGO -5.6 作為電催化劑，電池在 0.2 C條件下的初始放電比容量高達 1265 mAh g_-1，在 1 C條件下循環 1500 次，平均容量衰減率僅為 0.041%。因此，該工作揭示了硫氧化還原電催化劑應變效應的起源，未來可根據這一原理設計出更先進的催化劑，加快實用 LSB 的發展。

圖2. 電池性能

The Origin of Strain Effects on Sulfur Redox Electrocatalyst for Lithium Sulfur Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302586

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?哈工大張乃慶/張宇AEM：鋰-硫電池硫氧化還原電催化劑應變效應的成因

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