多硫化物穿梭會導(dǎo)致鋰硫電池的容量損失，從而限制了其實(shí)際應(yīng)用。催化復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)可抑制多硫化物的穿梭，但使催化劑開發(fā)成為可能的基礎(chǔ)知識仍然有限，因此目前只開發(fā)了少量催化劑。

圖1 材料表征

美國康奈爾大學(xué)Hèctor D. Abru?a、賓夕法尼亞州立大學(xué)Raymond E. Schaak等在硫化物材料中加入Zn、Co和Cu以及其他元素（In、Ga）以平衡電荷，證明了Zn0.30Co0.31Cu0.19In0.13Ga0.06S這種高熵硫化物材料的納米顆粒可顯著催化多硫化物的氧化還原反應(yīng)，提高其轉(zhuǎn)化速率，從而將多硫氧化還原穿梭的有害影響降至最低，進(jìn)而改善鋰硫電池的電化學(xué)。

圖2 電化學(xué)性能對比

研究顯示，當(dāng)在鋰硫正極復(fù)合材料中加入2%重量的高熵硫化物時(shí)，在中等充放電速率（0.2 C）和高充放電速率（1 C）下，電池的容量和庫侖效率都得到了提高。此外，作者利用X射線光電子能譜對高熵硫化物納米顆粒進(jìn)行的表面分析，這為了解材料在循環(huán)過程中如何演變提供了重要信息。

總之，Zn0.30Co0.31Cu0.19In0.13Ga0.06S納米顆粒催化劑的性能優(yōu)于金屬硫化物，表明高熵”雞尾酒效應(yīng)”在開發(fā)先進(jìn)電催化材料以提高鋰硫電池性能方面可以發(fā)揮作用。

圖3 通過XPS測量的電池循環(huán)過程中不同點(diǎn)的硫和金屬中心的結(jié)合能

High Entropy Sulfide Nanoparticles as Lithium Polysulfide Redox Catalysts. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c05869