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侴術雷/Andreu Cabot等AEM: 當NbSe2遇到C2N, 超長壽命鋰硫電池誕生了！

多硫化鋰（LiPS）的穿梭效應和緩慢的轉化動力學阻礙了鋰硫電池（LSB）的實際應用。盡管硒化鈮 (NbSe₂ ) 具有高電位，且在眾多電催化反應中引起了廣泛關注，但尚未被研究作為LSB中的正極主體材料。

在此，西班牙加泰羅尼亞能源研究所Andreu Cabot教授、張超琦博士以及澳大利亞伍倫貢大學侴術雷教授、美國德克薩斯大學奧斯汀分校Jiaao Wang等人報道提出了一種具有顯著比表面積的原位生長C₂N@NbSe₂異質結構，作為Li-S電池催化劑和LiPS吸收劑。

DFT計算和實驗結果表明，C₂N@NbSe₂具有合適的電子結構和電荷重排，從而有力地促進了LiPS的電催化轉化。此外，C₂N@NbSe₂異質結與LiPS物質發生強烈的相互作用，將其限制在正極上。

圖1. C₂N@NbSe_2?的合成示意圖

因此，基于C₂N@NbSe₂/S的LSBs正極在0.1 C下表現出1545 mAh g^-1的高初始容量。此外，C₂N@NbSe₂正極具有令人印象深刻的循環穩定性，在3 C下進行 2000次循環后，每個循環只有0.012%的容量衰減。

即使在5.6 mg cm^-2的硫負載下，也提供了5.65 mAh cm^-2的高面積容量。這些結果表明C₂N@NbSe₂異質結構可以作為多功能多硫化物介體化學吸附LiPS，加速鋰離子擴散，化學催化LiPS轉化，降低Li₂S沉淀/分解的能壘，實現多硫化物的“吸附-擴散-轉化”。

圖2. 高硫負載的鋰硫電池的電化學性能

NbSe₂ Meets C₂N: A 2D-2D Heterostructure Catalysts as Multifunctional Polysulfide Mediator in Ultra-Long-Life Lithium-Sulfur Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101250

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