高硫负载量是实现具有高能量密度锂硫电池的关键。然而，随着增加硫负载量的增加，会导致严重的问题，例如较差的速率性能和循环稳定性。对正极和隔膜进行系统的改性有望通过增强多硫化物的吸附和催化转化来解决上述问题。金属MoS2和石墨烯由于具有较高的电导率或可溶性多硫化物（PS）催化活性，在锂硫电池中被广泛用作有效的硫基质材料或隔膜涂层，为开发系统修饰电池以提高高硫负载电池的体积容量和循环寿命提供了广阔的前景。
有鉴于此，福建师范大学张章静教授，程志斌副教授报道了将金属1T-MoS2纳米花修饰的还原氧化石墨烯（rGO）（FM@G）应用于硫载体和隔膜涂层中来催化PS的转化。
文章要点
1）研究人员在水合肼存在下，通过氧化石墨烯（GO）、尿素和四硫代钼酸铵的一锅溶剂热反应制备了FM@G。在GO转化为rGO的同时，MoS2纳米花在表面成核和生长。随后，采用熔融扩散法将硫引入FM@G主体中，得到FM@G/S正极，并将FM@G纳米片真空过滤到商用Celgard PP隔膜上，制得FM@G改性PP隔膜(FM@G/PP)。
2）得益于硫载体和隔膜涂层在抑制穿梭效应和促进PS催化转化方面的协同作用，具有高硫含量正极的FM@G电池在体积容量、倍率能力和循环稳定性方面均得到显著的提高。FM@G/S+FM@G/PP电池具有显著的性能改进，在1 C倍率下500次循环的容量保持率高达71.7%，远远超过那些未经系统改性的电池。更重要的是，当硫负载量达到87 wt%（5.1 mg cm−2）时，在电流密度为4.27 mA cm−2时，获得了1360 mAh cm−3的高体积容量。
这项研究首次将具有高导电性的1T-MoS2纳米花饰石墨烯用于锂硫电池正极和隔膜的系统修饰。
参考文献
Zhibin Cheng, et al, Metallic MoS2 Nanoflowers Decorated Graphene Nanosheet Catalytically Boosts the Volumetric Capacity and Cycle Life of Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202003718
https://doi.org/10.1002/aenm.202003718
