圖文導讀

圖1：Cu-SNC的制備過程、XRD譜圖、掃描電鏡（SEM）圖像、透射電鏡（TEM）圖像、高分辨率透射電鏡（HRTEM）圖像、N 1s和C 1s XPS光譜、以及HAADF-STEM和對應的EDS元素分布。

圖2：循環伏安法（CV）研究初始Li₂S激活過程，Tafel曲線、初始恒流充電曲線、DFT計算優化的Li₂S吸附幾何結構和吸附能量、Li₂S轉化路徑和能量勢壘。

圖3：CV掃描、Tafel曲線、初始放電曲線和第10次充放電曲線。

圖4：XRD和XPS研究CuS-NC/Li₂S正極在充放電過程中的結構變化。

圖5：直流極化測量和DFT計算。

圖6：CuS-NC/Li₂S和NC/Li₂S正極的長期循環性能和庫侖效率，以及在不同電流密度和質量負載下的倍率性能。

圖7：CuS-NC/Li₂S正極的電化學性能與其他文獻中的固態Li₂S電池進行比較。

總結展望

本研究中，通過將內嵌CuS納米晶（CuSNC）的氮摻雜碳作為Li₂S的宿主，成功開發了新型全固態鋰硫電池正極材料。CuSNC/Li₂S正極在1.0 mA cm^-2的電流密度下，經過500個循環后，容量衰減率低至每循環0.05%，顯示出優異的循環穩定性。

此外，在高Li₂S負載條件下，CuSNC/Li₂S正極能夠提供高達9.6 mAh cm^-2的放電容量，盡管循環次數有限，但容量保持率仍達到92%。DFT計算結果表明，CuS與Li₂S之間存在更強的吸附作用，且Li₂S在CuS表面的分解能壘和Li⁺的遷移能壘都顯著降低，這有助于促進硫的轉化化學過程，類似于電催化效應。這項工作不僅提供了提高全固態鋰硫電池性能的有效策略，而且為設計新型正極材料提供了新的見解。未來的研究將集中在開發具有更高離子和電子導電性的混合導電宿主材料，以保持所報告的催化特性，并增加正極復合物中Li₂S的比例。

文獻信息

標題：A Nanocrystallite CuS/Nitrogen-Doped Carbon Host Improves Redox Kinetics in All-Solid-State Li2S Batteries

期刊：Advanced Energy Materials

DOI：10.1002/aenm.202400845