吕伟、赵世玺、曹国忠Nano Energy：晶界调控Li2S沉积以稳定锂硫电池

催化是抑制锂多硫化物（LiPSs）穿梭的根本解决方案，对于高能量密度锂硫电池的实际应用至关重要。然而，电子和离子绝缘Li₂S的不可控沉积总是钝化催化剂表面，从而难以实现连续转化。

清华大学深圳国际研究生院吕伟、赵世玺、华盛顿大学曹国忠等提出了一种通过在催化剂中引入晶界（GBs）来调节Li₂S沉积以避免催化剂表面钝化的有效方法。

图1 材料制备及表征

在此，作者制备了具有丰富、易接近GBs的MoN-Mo₂N异质结构空心微球以作为模型。结果表明，GBs作为二维成核中心，可引导Li₂S在其周围快速成核和三维沉积，从而避免在其表面形成致密的Li₂S涂层。因此，实现了具有增强转化动力学的高容量Li₂S沉积。

图2 GBs对Li₂S成核和沉积过程的调控

结果，由上述催化剂和碳纳米管组成的夹层有效地抑制了LiPSs的穿梭，并促进了它们的快速转化，从而使组装电池在1 C下800次循环中每循环的容量衰减率低至0.049%。在0.5 C和较高硫负载（4.7 mg cm-2）条件下，200次循环后的容量保持率也可达到77.2%。

图3 锂硫电池电化学性能

Regulating the Li₂S Deposition by Grain Boundaries in Metal Nitrides for Stable Lithium-Sulfur Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106669

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吕伟、赵世玺、曹国忠Nano Energy：晶界调控Li2S沉积以稳定锂硫电池

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