鋰硫電池（LSBs）目前面臨的挑戰(zhàn)包括多硫化鋰穿梭、硫氧化還原動(dòng)力學(xué)緩慢、鋰枝晶生長(zhǎng)嚴(yán)重以及體積變化。

圖1.?材料制備示意

哈爾濱師范大學(xué)張喜田、Qi Jin等通過將三維N摻雜的碳纖維嵌入豐富的二維V₂CT_x納米片（N/CF@V₂CT_x），設(shè)計(jì)出了一種先進(jìn)的雙功能宿主。研究顯示，摻N的碳纖維作為”線”將V₂CT_x納米片連接起來，形成獨(dú)特的開放式三維大孔結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有效地防止了V₂CT_x納米片的重新堆積，并暴露了它們的親鋰和親硫位點(diǎn)。因此，N/CF@V₂CT_x宿主有效地抑制了鋰硫電池的穿梭，并改善了正極動(dòng)力學(xué)。

圖2.?對(duì)多硫化物的吸附及催化轉(zhuǎn)化

此外，三維有序多孔骨架與豐富的親鋰位點(diǎn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了均勻的鋰沉積和均一的鋰離子通量，從而抑制了枝晶的生長(zhǎng)并緩解了體積膨脹。因此，組裝的LSB具有出色的倍率能力（15 C時(shí)為640 mAh g^-1）和卓越的循環(huán)穩(wěn)定性（1 C時(shí)循環(huán)1200次，每次容量衰減0.019%）。

此外，本文采用N/CF@V₂CT_x宿主組裝的軟包電池還具有350 Wh kg^-1的高能量密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。這項(xiàng)研究為全面、有效地解決硫正極和鋰負(fù)極在工作LSBs中面臨的挑戰(zhàn)提供了一種可行的方法。

圖3.?鋰硫電池性能

Nanofiber-Interlocked V2CTx Hosts Enriched with 3D Lithiophilic and Sulfophilic Sites for Long-Life and High-Rate Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI：10.1002/adfm.202309624