南开李国然EnSM：定量调节2D硒化钨的缺陷用于高性能锂硫电池

在二维材料中引入缺陷可以增加配位不饱和位点，这些位点通常也是催化活性位点。那么缺陷水平如何影响催化性能以及如何利用缺陷优化二维材料？

在此，南开大学李国然教授等人采用WSe_2-x作为硫正极的主体材料，因为与其他过渡金属二硫属化物（TMDC）相比，WSe_2-x具有增强自旋轨道耦合 (SOC) 特征的电子结构等优点，有助于电子传输。在WSe_2-x中，通过改变制备条件定量地产生Se空位，并且位点空位可以诱导基面位错的形成，从而导致形成一系列具有梯度Se缺陷的WSe_2-x样品。

通过理论计算和实验定量研究了缺陷对多硫化物吸附和转化催化效果的影响。结果表明，具有中等缺陷水平的WSe_1.51显示了吸附多硫化物、催化多硫化物转化和促进液固转化的最佳性能，所有这些都是锂硫电池的关键步骤。

图1. S/WSe_1.51/CNT正极的电化学性能

因此，S/WSe_1.51/CNT电极在12.7 mg cm^-2的高硫负载下提供了11.3 mAh cm^-2的高面积容量以及优异的循环稳定性，在1C下1000次循环期间每次循环衰减率为0.025%。

此外，相应的软包电池在硫负载为7.6 mg cm^-2时显示出可折叠的柔韧性和稳定的5.4 mAh cm^-2的面积容量，0~180°的一系列折叠操作不会影响软包电池的连续能量输出。这项研究表明通过控制缺陷水平来提高二维TMDC的催化能力是可行的，可以实现长循环和高能量的锂硫可充电电池。

图2. WSe_2-x缺陷对电化学性能的影响机制

Quantitatively Regulating Defects of 2D Tungsten Selenide to Enhance Catalytic Ability for Polysulfide Conversion in a Lithium Sulfur Battery, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.024

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南开李国然EnSM：定量调节2D硒化钨的缺陷用于高性能锂硫电池

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