成果简介
锂硫(Li-S)电池因受到穿梭效应和迟缓的电化学转换动力学而受到阻碍。本文，华南师范大学王新研究员、河北工业大学张永光教授、加拿大滑铁卢大学Prof. Zhongwei Chen等在《Small Sci》期刊发表名为“CoFe2O4@rGO as a Separator Coating for Advanced Lithium–Sulfur Batteries”的论文，研究精心设计的CoFe2O4@还原氧化石墨烯（CFO@rGO）复合材料被用来改性隔膜，以开发一个多功能的多硫化物屏障。
密度函数理论（DFT）计算证实，CFO中的高电负性氧离子倾向于与八面体（Oh）位点的过渡金属（TM）离子结合，这诱发了CFO和多硫化物之间形成FeS和CoS键。这表明，CFO可以有效地锚定多硫化物。此外，低的Li2S分解能垒和Li扩散能垒显示，CFO可以加速硫物种的氧化还原反应动力学。电子结构计算推测，低能垒可归因于O+h位点上不同价态的TM离子之间的电子跃迁现象。受益于这些优势，CFO@rGO/PP分离器表现出令人满意的循环性能（在2C下500次循环的容量衰减率为0.087%）和极佳的速率性能（在5C下686 mAh g-1）。这项工作为今后研究尖晶石型材料作为Li-S电池的电催化剂提供了宝贵的参考。
图文导读
图1、a) CFO的DOS曲线。b) Li2S6和CFO之间的化学作用。c) Li2S分解的过渡状态。
图2、a,b) CFO@rGO的SEM和c,d) TEM图像。e) CFO@rGO的高角度环形暗场扫描透射（HAADF-STEM）元素映射图像。
图3、a) CFO和CFO@rGO的X射线衍射图。b) CFO@rGO的Fe 2p和c) Co 2p光谱。e,h) CFO@rGO的Co（e）和Fe（h）K边在R空间的EXAFS光谱。f,i) CFO@rGO的Co（f）和Fe（i）K边EXAFS信号的小波变换。
图4、a)CFO@rGO/PP分离器的SEM图像和照片（插图）。b)EDS元素图谱。
图5、a) CFO@rGO/PP分离器在0.1 mV s-1的CV曲线；b) 0.2C的充放电电压曲线；c) 循环前的EIS；d) 0.2C的循环性能；e) 速率能力；f) 多重电压曲线；g) 不同分离器的锂-S电池在2C的循环性能；h) 高含硫量的循环性能。
图6、a) 初始循环中使用CFO@rGO/PP分离器的锂-S电池的原位XRD图，以及b) 相应的放电/充电曲线（左）和等高线图（右）。
图7、a） 0.1C下的循环性能和b）具有CFO@rGO/PP分离器。c） 分别在0°、90°和180°弯曲处带有发光标志的Li–S袋装电池的光学图像。
小结
通过简单的水热反应和退火过程，开发了CFO@rGO复合材料，为先进的锂-S电池构建了一个独特的多功能LiPSs屏障。这项工作验证了尖晶石氧化物在锂-S电池系统中的突出应用潜力，它可以在未来的高效储能发展中发挥有益作用。
文献：https://doi.org/10.1002/smsc.202300045
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