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北化王峰/牛津Adv. Sci.：10C循環(huán)1600圈，高性能鋰金屬電池！

鋰金屬是最有前景的高能二次電池的負(fù)極之一。然而，在鋰的沉積/剝離過程中，巨大的體積變化和嚴(yán)重的枝晶形成阻礙了鋰金屬負(fù)極（LMAs）的實(shí)際應(yīng)用。

北京化工大學(xué)王峰、牛津等開發(fā)了一種硫酸鹽輔助策略，合成了一種由嵌有MoS₂納米片的N,S摻雜多孔碳納米球（MoS₂@NSPCB）組成的自支撐主體，以用于LMAs。

圖1. MoS₂@NSPCB的制備和形貌表征

MoS₂@NSPCB宿主具有豐富的金屬/非金屬親鋰位點(diǎn)，有利于鋰的均勻成核。此外，分層的多孔性和N,S摻雜的碳支持使親鋰位點(diǎn)具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和高表面化學(xué)活性。另一方面，三維導(dǎo)電納米帶網(wǎng)絡(luò)確保了鋰離子的快速擴(kuò)散，防止了LMA在沉積/剝離過程中形成樹枝狀物。

圖2. 電化學(xué)性能

因此，采用MoS₂@NSPCB宿主的鋰離子對(duì)稱電池在3 mA cm^-2/3 mAh cm^-2的條件下穩(wěn)定地運(yùn)行了1500小時(shí)，并具有超低的電壓滯后（≈24.2 mV）。當(dāng)與磷酸鐵鋰正極配對(duì)時(shí)，無集流體的LMA使全電池實(shí)現(xiàn)了460 Wh kg^-1的高能量密度和良好的循環(huán)性能（即使在10C進(jìn)行1600次循環(huán)后，容量保持率也保持了≈70%）。

圖3. 沉積剝離過程中的形貌觀察

N,S-Doped Porous Carbon Nanobelts Embedded with MoS2 Nanosheets as a Self-Standing Host for Dendrite-Free Li Metal Anodes. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202204232

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