同時實現(xiàn)正極和負極保護對于開發(fā)實用的鋰硫（Li-S）電池至關重要。目前，許多研究致力于解決與硫正極上的穿梭效應或鋰負極上的枝晶生長相關的問題。然而，很少有雙邊保護的研究報道。

在此，鄭州大學徐晶副教授、金前爭副研究員及澳大利亞悉尼科技大學汪國秀教授、劉浩等人合理設計和合成了嵌入ZnSe-CoSe₂異質結構的蛋黃殼氮摻雜碳骨架（ZnSe-CoSe₂ @NC），作為硫正極和鋰負極保護的“二合一”主體。其中，分散良好的ZnSe-CoSe₂異質結構納米顆粒賦予支架良好的導電性和增強的表面氧化還原動力學。

當用作負極主體時，原位形成的Li₂Se相有助于Li⁺轉移，CoSe₂和ZnSe原位轉化為金屬Co、Zn并作為優(yōu)選的鋰成核位點，有效地調節(jié)了隨后的鋰均勻沉積。同時，作為正極主體，ZnSe-CoSe₂ @NC已證明具有對多硫化物的強化學吸附能力和催化多硫化物三相（固-液-固）轉化的優(yōu)點，可以抑制穿梭效應并促進多硫化物的高效轉化。這些機制已通過原位拉曼光譜、DFT計算和Li₂S沉淀實驗得到驗證。

圖1. ZnSe-CoSe₂ @NC主體優(yōu)勢表征及計算

此外，與單金屬硒化物相比，異質結構ZnSe-CoSe₂賦予正極主體優(yōu)異的電子導電性、強的多硫化物化學吸附和高效的多硫化物氧化還原催化活性。結合這些優(yōu)勢，基于該主體的Li-S全電池在2 C下表現(xiàn)出出色的倍率性能（773.8 mAh g^-1）和超過1000次循環(huán)的超長循環(huán)壽命，每個循環(huán)的容量衰減僅為0.047%。

即使在高硫負載量（6.08 mg cm^-2）和貧電解液（4.1 μL mg^-1）的情況下，Li-S全電池在0.2 C下循環(huán)100次后仍能實現(xiàn)4.16 mA h cm^-2的高面積容量。這項工作不僅為鋰硫全電池的結構設計提供了新的途徑，而且提高了活性電極材料的利用率。

圖2. Li-S全電池的電化學性能

Heterostructure ZnSe-CoSe₂ Embedded with Yolk-shell Conductive Dodecahedral as Two-in-one Hosts for Cathode and Anode Protection of Lithium–Sulfur Full Batteries, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.010