北化工刘家琴/中科大余彦/合工大吴玉程AM：空位工程赋能氧化铈实现4f轨道驱动的双向催化，开辟构建高...

主要观点总结

北京化工大学刘家琴教授团队与中国科学技术大学余彦教授和合肥工业大学吴玉程教授团队合作，在新型储能技术锂硫电池领域取得重要突破。他们首次提出“稀土4f轨道驱动双向催化”策略，设计构建了具有原子级氧空位调控能力的O V -CeO 2 /C稀土催化体系。该研究为突破锂硫电池缓慢转化动力学和穿梭效应瓶颈提供了新的解决思路和理论新范式。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

新型储能技术是实现绿色能源转型和“双碳”目标的关键支撑，锂硫电池因其超高的理论比能量和比容量被视为最具潜力的下一代储能技术。然而，其发展仍面临关键瓶颈，如正极硫物种转化动力学迟滞引发的穿梭效应。

关键观点2: 创新策略

研究团队基于氧空位工程（O V Engineering），设计构建了具有原子级氧空位调控能力的O V -CeO 2 /C稀土催化体系。通过4f电子参与的氧空位（O V ）与Ce 3+ /Ce 4+ 动态变价的协同作用，实现了多硫化物的双向高效可逆转化。

关键观点3: 研究结果

研究揭示了“缺陷态-4f电子态-催化活性”的构效关系，为突破锂硫电池硫物种转化动力学瓶颈提供了全新的理论范式与可扩展的材料设计思路。研究团队将O V -CeO 2 /CNT复合体系构建为商用隔膜上的致密催化层，有效抑制了多硫化物穿梭效应，提升了锂硫电池的循环稳定性、倍率性能和高能量密度。

关键观点4: 研究意义

该研究建立的稀土基电催化新机制为新型稀土催化剂的设计构建提供了重要思路，开辟了稀土基电催化剂在高能量密度储能体系中的应用新方向。此外，该研究还为其他储能系统如钠离子电池等提供了借鉴和启示。