山大熊胜林/奚宝娟Angew：双功能主体同时满足锂硫电池硫正极和锂负极

锂硫电池（LSBs）的实际应用仍然受到硫正极上多硫化锂（LiPSs）穿梭效应和锂负极上不可控的锂枝晶生长的限制。

山东大学熊胜林、奚宝娟等通过一步模板自牺牲方法设计了分布良好WSe₂薄片修饰的N掺杂石墨烯（WSe₂/NG），用作锂硫电池锂负极和硫正极的双功能主体材料。

图1 WSe₂/NG的合成示意图

这种精心设计的合成方法使所构建的WSe₂超薄薄片具有很少的层数和理想的碳基质耦合，这有利于暴露更多的边缘位点并降低电荷转移的阻力。在密度泛函理论(DFT)计算和综合实验分析的指导下，WSe₂薄片具有优异的亲锂和亲硫特性，可作为S氧化还原催化剂和Li沉积调节剂，用于高效的Li-S电化学。

当用作锂主体时，WSe₂/NG有利于锂的吸附和扩散，有助于降低锂成核过电位和均匀的锂沉积，从而有效抑制锂枝晶的形成。对于S正极主体，WSe₂/NG表现出对LiPSs的强约束和S与Li₂S之间转化的动力学加速的协同作用，从而导致高硫利用率和缓解的穿梭效应。

图2 半电池性能

受益于上述优点，负正（N/P）比低于7的Li-S全电池提供了稳定的循环稳定性（在0.5 C下300次循环中每循环容量衰减率为0.065%，在2 C下1100次循环中每循环容量衰减率为0.046%）和出色的倍率性能（6 C时为743.2 mAh g^-1）。

此外，在硫负载高达10.5 mg cm^-2、电解液/硫（E/S）比为 6.8 μL mg^-1和N/P为 1.4:1的情况下，可以获得高达9.9 mAh cm^-2的面容量，表明WSe₂/NG对于高能量密度LSB的巨大潜力。据作者所知，这是首次报道将WSe₂用作锂负极和硫正极的双功能主体，为开发先进的主体以同时消除锂负极和硫正极的障碍，并迈向耐用和安全的LSB铺平了道路。

图3 锂硫电池性能

WSe2 Flakelets on N-doped Graphene for Accelerating Polysulfide Redox and Regulating Li Plating. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202116048

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