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詹紅兵/蔡道平AFM：異質(zhì)界面工程助力鋰硫電池700次穩(wěn)定循環(huán)！

鋰硫（Li-S）電池為下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的希望。然而，它們的商業(yè)應(yīng)用受到許多缺點(diǎn)的嚴(yán)重阻礙，如硫的導(dǎo)電性差、硫物種的氧化還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢、可溶性多硫化物鋰（LiPSs）的“穿梭效應(yīng)”和不可控的樹(shù)枝狀鋰生長(zhǎng)。

福州大學(xué)詹紅兵、蔡道平等通過(guò)致密異質(zhì)界面工程實(shí)現(xiàn)了LiPSs的化學(xué)吸附和催化轉(zhuǎn)化的協(xié)同效應(yīng)。

圖1 材料制備

具體而言，作者通過(guò)在指定溫度下對(duì)MoO₃納米帶進(jìn)行簡(jiǎn)單的三聚氰胺輔助熱處理，成功地合成了具有致密異質(zhì)界面的1D Mo₂N-MoC/NC納米帶。

實(shí)驗(yàn)分析和理論計(jì)算都證實(shí)了Mo₂N-MoC/NC納米帶具有高電導(dǎo)率、強(qiáng)LiPSs親和性和優(yōu)異的催化活性。這些吸引人的特征使Mo₂N-MoC/NC納米帶成為一種理想的隔膜修飾材料，以用于將可溶性LiPSs有效捕獲并轉(zhuǎn)化為固體Li₂S₂/Li₂S。同時(shí)，Mo₂N-MoC/NC改性隔膜可以使負(fù)極實(shí)現(xiàn)均勻的鋰沉積/剝離。

圖2 對(duì)多硫化物的吸附和催化

正如預(yù)期的那樣，使用Mo₂N-MoC/NC改性隔膜組裝的Li-S電池顯示出大大改善的電化學(xué)性能，包括高放電容量（0.1C時(shí)為1507.8 mAh g^?1）、優(yōu)異的倍率性能（5C時(shí)為751.7 mAh g^?1）和長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性（1C下循環(huán)700次后為623.6 mAh g^?1）。

更重要的是，電池在5.2 mg cm^?2的高硫負(fù)載下還顯示出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，并保持了734.5 mAh g^?1的競(jìng)爭(zhēng)容量（相當(dāng)于83.2%的容量保持率）。這項(xiàng)工作不僅為先進(jìn)隔膜改性劑的合理設(shè)計(jì)和合成提供了線索，而且突出了異質(zhì)界面設(shè)計(jì)在Li-S電化學(xué)中的重要性。

圖3 Li-S電池性能

Customizing Component Regulated Dense Heterointerfaces for Crafting Robust Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211505

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