尽管锂硫（Li-S）电池具有较高的理论比能量，然而，由于硫的电子和离子传导性差、多硫化锂(LiPS)的溶解以及氧化还原动力学迟缓，导致容量衰减快、库仑效率低、硫的利用效率低下，这仍然是锂硫电池实际应用的严峻挑战。

为了解决这些问题，近日，美国得克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram报道了将亲水性硼化钼纳米颗粒（MoB）作为硫正极的一种有效的催化添加剂，以改善LiPS转化率。

文章要点

1）通过简单的固态反应制备出MoB。简而言之，将无水氯化钼（MoCl₅），硼（B）和锡（Sn）充分混合，压成颗粒，然后密封在石英安瓿瓶中。在热处理和酸处理之后，获得深灰色MoB。TEM图像表明，合成的MoB纳米颗粒的尺寸在15 nm之内。HRTEM图像显示了α-MoB的高结晶度，其晶格间距为0.27 nm，对应于α-MoB的（103）面。

2）MoB纳米颗粒的高电导率和丰富的催化活性中心使得LIPS在高硫负载电极（6.1 mg cm^-2）上具有快速的氧化还原动力学。此外，MoB的亲水性和对电解质的良好润湿性可以促进电解质的渗透和LiPS的氧化还原，保证了稀电解质条件下较高的硫利用率。

3）结果显示，具有MoB添加剂的锂硫电池实现了令人印象深刻的电化学性能，包括高容量（1253 mA h g^-1）和超长寿命（1000个循环），而每个循环的容量衰减率仅为0.03％。此外，用MoB添加剂制造的软包电池具有947 mA h g^-1的超高放电容量，对应于约4.8 µL（mA h）^-1的低电解质容量比，并在实际应用条件下在55个循环中保持稳定，且电解质与硫的比例低至4.5 µL mg^-1。

Jiarui He, et al, Molybdenum Boride as an Efficient Catalyst for Polysulfide Redox to Enable High-Energy-Density Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202004741

https://doi.org/10.1002/adma.202004741