中科院深圳先进院成会明等Nature Commun.：通过自旋态工程突破锂硫电池的速率限制壁垒

背景：锂硫电池因其高理论比容量被视为下一代储能体系的有力候选，但其硫还原反应中的固-固相变步骤（Li₂S₂向Li₂S转化）动力学迟缓，且多硫化物穿梭效应导致电池性能不佳。研究目的：本研究旨在揭示上述速率限制步骤的微观机理，并设计高效电催化剂以加速反应、抑制穿梭，从而提升锂硫电池的整体性能。结论：通过理论与实验结合，发现反应迟缓源于中间体的自旋态转变，并设计出具有高自旋矩的Co、Ni双掺杂MoS₂催化剂。该催化剂能调控反应物自旋态、降低能垒，显著加速硫转化并抑制穿梭。搭载该催化剂的电池表现出优异的倍率性能、循环稳定性（500次循环容量衰减率仅0.06%/循环）以及高能量密度（软包电池容量13.2 Ah，比能量435 Wh·kg⁻¹），为高性能锂硫电池的开发提供了新方向。