锂硫电池（LSBs）因其极高的能量密度，被视为下一代储能技术的有力候选。然而，其放电末端产物Li₂S为绝缘体（电导率：1 × 10^-9 S·cm^-1），沉积与氧化过程反应动力学缓慢，严重制约了电池性能。近年来，研究者尝试通过调控材料组成构建高效、低成本电催化剂，但依然面临关键瓶颈。最新研究表明，通过调控d带中心，可有效调节催化剂晶体的电子结构，从而优化其与多硫化锂（LiPSs）前沿轨道之间的相互作用。

基于此，山西师范大学王芳教授团队设计了一种分级结构且具良好导电性的Zn掺杂碳化钼微米花（简称Zn-Mo₂C），作为锂硫电池中的硫正极载体。Zn的引入有效提升了Mo₂C中Mo原子的d带中心，使部分反键轨道上移至费米能级之上。这一电子结构变化带来了三方面的催化优势：（i）增强了对可溶性多硫化锂和Li₂S的锚定能力；（ii）削弱了硫链中的S–S键，从而促进多硫化锂的还原反应，且Zn的掺杂显著降低了Li₂S₂向Li₂S转化这一速率决定步骤的自由能势垒，由Mo₂C的0.52 eV降至Zn-Mo₂C的0.05 eV；（iii）削弱了Li₂S中Li–S键，降低其氧化过程中的能垒。此外，Zn掺杂还提升了Zn-Mo₂C/LiPSs体系中的电荷转移能力，显著加快了硫转化动力学，尤其是在关键转化步骤上表现出优越性能。得益于上述调控，Zn-Mo₂C/S正极展现出优异的倍率性能（在2 C下可达849 mAh g^-1），以及良好的循环稳定性（在5 C下循环1000圈后容量衰减率仅为每圈0.021%）。

研究成果以“Zinc-Doping-Induced Electronic States Modulation of Molybdenum Carbide: Expediting Rate-Determining Steps of Sulfur Conversion in Lithium-Sulfur Batteries”为题，于2025年3月31日发表于Advanced Science（SCI一区TOP）上。青年教师秦斌为论文第一作者。该研究成果得到了国家自然科学基金项目的资助。

全文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202417126