侴术雷/Andreu Cabot等AEM: 当NbSe2遇到C2N, 超长寿命锂硫电池诞生了！

多硫化锂（LiPS）的穿梭效应和缓慢的转化动力学阻碍了锂硫电池（LSB）的实际应用。尽管硒化铌 (NbSe₂ ) 具有高电位，且在众多电催化反应中引起了广泛关注，但尚未被研究作为LSB中的正极主体材料。

在此，西班牙加泰罗尼亚能源研究所Andreu Cabot教授、张超琦博士以及澳大利亚伍伦贡大学侴术雷教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jiaao Wang等人报道提出了一种具有显著比表面积的原位生长C₂N@NbSe₂异质结构，作为Li-S电池催化剂和LiPS吸收剂。

DFT计算和实验结果表明，C₂N@NbSe₂具有合适的电子结构和电荷重排，从而有力地促进了LiPS的电催化转化。此外，C₂N@NbSe₂异质结与LiPS物质发生强烈的相互作用，将其限制在正极上。

图1. C₂N@NbSe₂的合成示意图

因此，基于C₂N@NbSe₂/S的LSBs正极在0.1 C下表现出1545 mAh g^-1的高初始容量。此外，C₂N@NbSe₂正极具有令人印象深刻的循环稳定性，在3 C下进行 2000次循环后，每个循环只有0.012%的容量衰减。

即使在5.6 mg cm^-2的硫负载下，也提供了5.65 mAh cm^-2的高面积容量。这些结果表明C₂N@NbSe₂异质结构可以作为多功能多硫化物介体化学吸附LiPS，加速锂离子扩散，化学催化LiPS转化，降低Li₂S沉淀/分解的能垒，实现多硫化物的“吸附-扩散-转化”。

图2. 高硫负载的锂硫电池的电化学性能

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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