在锂硫电池隔膜上引入催化剂，加速多硫化物氧化还原反应，是缓解“穿梭效应”的有效手段之一。催化剂的催化活性与其电子结构密切相关，引入表面缺陷是调控无机催化剂电子结构的重要手段。然而，目前在锂硫电池中关于电子结构-催化活性的作用机制尚不明确。
基于此，烟台大学材料电化学过程与技术团队借助-OH官能团的作用，采用氢刻蚀法成功制备了具有丰富氧空位的四方相ZrO2−x/CNTs-OH。通过电化学实验辅助第一性原理计算发现，氧空位和纳米结构可以有效的调控复合材料的电子结构，提高材料导电性，实现对多硫化物氧化还原反应的催化作用。同时，四方相ZrO2−x有助于锂离子在电极表面的快速传输，CNTs-OH和ZrO2−x之间复合有利于电子在界面处的快速转移。因此，该复合材料改性隔膜时，表现出优异的电化学性能。这种催化策略，不仅可以应用于锂硫电池体系，也可应用于其他电池体系和超级电容器中。
相关工作以“Tuning the crystalline and electronic structure of ZrO2 via oxygen vacancies and nano-structuring for polysulfides conversion in lithium-sulfur batteries”为题发表在能源领域国际权威期刊《Journal of Energy Chemistry》上。该工作第一作者为烟台大学硕士生傅胜男，通讯作者为王美日教授。
近期，该团队在锂硫电池负极保护及正极基体构筑方面均取得新进展，相关成果分别发表在纳米材料领域顶级期刊《Small》和能源领域国际权威期刊《Journal of Energy Chemistry》上，王美日教授为通讯作者，烟台大学为唯一通讯单位，相关工作获得了山东省自然科学基金的资助。
论文链接：
1. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2023.09.003
2. https://doi.org/10.1002/smll.202207924
3. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2022.10.012
