外围取代镍酞菁功能化隔膜实现高性能锂硫电池

《Journal of Electroanalytical Chemistry》：Peripherally substituted nickel phthalocyanine functionalized separators for high-performance lithium?sulfur batteries

本文设计合成了未取代、硝基取代和氨基取代的镍酞菁（NiPc）材料，通过石墨烯复合构建功能化隔膜，系统研究了外围取代基的推/吸电子效应对LiPSs催化转化的调控机制。研究表明，吸电子硝基取代的NiTnPc@G-PP隔膜能显著增强对LiPSs的吸附与催化能力，使锂硫电池在1C下循环500次后仍保持300.6 mAh g?1的可逆容量，为高性能锂硫电池设计提供了新策略。

　　

亮点

本研究通过外围取代基工程调控镍酞菁的电子结构，揭示了吸电子硝基取代对多硫化锂（LiPSs）吸附与催化转化的增强机制。NiTnPc@G-PP功能化隔膜展现出优异的电化学性能，为锂硫电池界面设计提供了新思路。

结论

综上所述，我们开发了未取代、推电子和吸电子基团取代的镍酞菁复合物，并通过与石墨烯复合构建功能化隔膜。研究发现，吸电子硝基基团显著增强了NiPc对LiPSs的化学吸附能力，并促进了多步硫氧化还原反应动力学。电化学测试表明，NiTnPc@G-PP隔膜在0.5C下具有最高的初始放电容量，且在1C循环500次后仍保持300.6 mAh g^?1的放电容量，每圈容量衰减率仅为0.12%。该工作为通过分子结构设计优化锂硫电池性能提供了有效策略。