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ACS Nano: 豐富異質界面助力高性能鋰硫電池的多硫化物快速轉化、可控Li2S沉積

鋰硫電池的實際應用受到多硫化鋰（LiPSs）緩慢的反應動力學的極大限制，導致硫利用率低和循環穩定性差。使用異質結構催化劑是解決上述問題的有效途徑，但如何進一步提高轉化效率并避免絕緣性Li₂S的表面鈍化尚未得到很好的研究。

在此，清華大學深圳國際研究生院趙世璽、呂偉等人通過用SnO₂納米點改性Mo₂N微帶制備了具有豐富異質界面的異質結構催化劑。

形成的具有高可及性的豐富界面作為指導Li₂S 3D生長的有利成核位點，避免了催化劑表面鈍化并促進了LiPS轉化。SnO₂納米點的引入也增強了LiPS的吸附。

因此，以上述催化劑作為正極添加劑的組裝電池在0.5 C下循環550次后顯示出 738.3 mAh g^-1的高容量，每次循環的超低容量衰減為0.025%。即使具有9.0 mg cm^-2 的高硫載量，在0.5 C下也能實現良好的循環穩定性，E/S比為5μL mg_s^-1。

這項工作展示了一種提高LiPS轉化動力學和指導Li-S電池中Li₂S沉積的有效方法，并加深了對高能量密度Li-S電池界面催化效應的理解。

圖1. Mo₂N表面和SND-Mo₂N表面上從LiPSs到Li₂S的轉換

圖2. 鋰硫電池的電化學性能

Rich Heterointerfaces Enabling Rapid Polysulfides Conversion and Regulated Li₂S Deposition for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries. ACS Nano. 2021. DOI:10.1021/acsnano.1c01250

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