我校杨植教授/杨硕副教授团队在国际顶级期刊《ACS Nano》上发表学术论文

锂硫（Li-S）电池凭借其独特的理论能量密度（2600 Wh kg⁻¹）和低成本的硫阴极，被视为下一代储能系统的理想候选者。然而，其商业化面临严峻挑战：涉及16电子多步转化过程的硫氧化还原反应（SRR）动力学缓慢，可溶性多硫化锂（LiPS）在电解质中积累，引发穿梭效应、离子电导率下降和电解液粘度提升。这些问题在贫电解液条件下尤为突出，严重限制了锂硫电池的实际能量密度和循环稳定性。传统催化剂虽在充足电解液系统中有效，但对贫电解液下的硫转化作用仍有待提升。因此，开发新型催化剂以加速SRR动力学、抑制穿梭效应并提升实际应用性能，已成为迫切需求。

近日，受纳豆激酶（NK）溶解血栓和改善血液微循环功能的启发，我校杨植教授、杨硕副教授团队与中国科学技术大学江俊教授团队联合开发了一种高效的多硫离子转化仿生酶用于碳纳米管负载硫正极——NK及其肽基模拟酶（丝氨酸-组氨酸-天冬氨酸三联体活性中心，Ser-His-Asp）。密度泛函理论计算、原位光谱和电化学分析，揭示了其独特的催化机制：天冬氨酸（Asp）强电负吸附固定LiPSs，丝氨酸（Ser）电子轴拉伸催化S-S键断裂，组氨酸（His）亲锂位点促进电荷/Li⁺传输。通过机器学习优化配方，该催化剂显著提升了贫电解液条件下的SRR动力学，实现高倍率容量（744 mAh g⁻¹，5 C）、长循环寿命（250圈容量衰减率0.096 %）和高面积容量（8.87 mAh cm⁻²，E/S=4 μL mg⁻¹）。这一研究结果从生物酶到电化学，跨界创新，重新定义了锂硫电池催化的未来。

该工作以“Mimicking the Peptidyl Enzyme Enables Polysulfide Electronic Axial Stretching Catalysis for Lean-Electrolyte Lithium-Sulfur Batteries”为题发表于国际顶级期刊《ACS Nano》（IF=16.0）。温州大学作为第一通讯单位，我校电气与电子工程学院2021级硕士研究生王浩浩为第一作者，中国科技大学硕士研究生乔钦宇为共同第一作者，我校化学与材料工程学院杨植教授、电气与电子工程学院杨硕副教授、中国科技大学江俊教授为本文通讯作者，我校聂华贵教授、蔡冬副教授、硕士研究生李佩航、蒋金晨、杨涛同学以及中国科技大学冯硕博士参与了这项工作。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.4c18976

一审：杨植课题组

二审：温正灿

三审：雷云祥