​哈师大AFM：富含亲锂/亲硫位点的纳米纤维宿主用于高性能锂硫电池

锂硫电池（LSBs）目前面临的挑战包括多硫化锂穿梭、硫氧化还原动力学缓慢、锂枝晶生长严重以及体积变化。

图1. 材料制备示意

哈尔滨师范大学张喜田、Qi Jin等通过将三维N掺杂的碳纤维嵌入丰富的二维V₂CT_x纳米片（N/CF@V₂CT_x），设计出了一种先进的双功能宿主。研究显示，掺N的碳纤维作为”线”将V₂CT_x纳米片连接起来，形成独特的开放式三维大孔结构。这种结构有效地防止了V₂CT_x纳米片的重新堆积，并暴露了它们的亲锂和亲硫位点。因此，N/CF@V₂CT_x宿主有效地抑制了锂硫电池的穿梭，并改善了正极动力学。

图2. 对多硫化物的吸附及催化转化

此外，三维有序多孔骨架与丰富的亲锂位点相结合，实现了均匀的锂沉积和均一的锂离子通量，从而抑制了枝晶的生长并缓解了体积膨胀。因此，组装的LSB具有出色的倍率能力（15 C时为640 mAh g^-1）和卓越的循环稳定性（1 C时循环1200次，每次容量衰减0.019%）。

此外，本文采用N/CF@V₂CT_x宿主组装的软包电池还具有350 Wh kg^-1的高能量密度和良好的循环稳定性。这项研究为全面、有效地解决硫正极和锂负极在工作LSBs中面临的挑战提供了一种可行的方法。

图3. 锂硫电池性能

Nanofiber-Interlocked V2CTx Hosts Enriched with 3D Lithiophilic and Sulfophilic Sites for Long-Life and High-Rate Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI：10.1002/adfm.202309624