多硫化锂（LiPSs）缓慢的反应动力学，导致硫利用率低，循环稳定性差，严重制约了锂-硫（Li-S）电池的实际应用。采用异质结构催化剂是解决上述问题的一种有效途径，但如何进一步提高转化效率，避免绝缘性Li2S的表面钝化仍然是一项严峻的挑战。
近日，清华大学深圳国际研究生院吕伟副研究员，赵世玺副教授报道了设计了一种异质结构催化剂（SND-Mo2N），将SnO2纳米点(3−5 nm)锚定在Mo2N微带上，由于小的纳米点和具有较大的比表面积的微带，从而形成了丰富的高度暴露的活性界面。
文章要点
1）在形成的异质结构中，具有高电导率和良好催化活性的金属Mo2N微带可以有效地提高LiPSs的反应动力学，并为Li2S的沉积提供较大的比表面积，而SnO2纳米点对LiPS具有中等的吸附能力。
2）研究发现，SnO2纳米点和Mo2N微带之间的界面具有很强的协同效应，增强了LiPSs的吸附，并以一种三维（3D）模型引导Li2S生长，避免了催化剂表面的钝化。因此，具有SND-Mo2N添加剂的正极可有效催化LiPSs的转化，抑制其穿梭效应，提高了硫的利用率。
3）实验结果显示，基于SND-Mo2N的正极在0.2 C下，获得了约1165 mAh g−1的高初始放电比容量和4 C下的高倍率性能（614 mAh g−1）。在0.5 C下循环550次后，仍能保持738.3 mAh g−1的高容量，且每次循环的衰减率仅为0.025%。即使在较高的硫负载量（约5.0 mg cm−2）下，在0.2 C和0.5 C和5 μL mgS−1的低E/S比下，仍分别可获得839和740 mAh g−1的高容量。
这项工作提供了一种简单的方法来调节Li2S沉积，以提高LiPSs的转化动力学，并加深了人们对高能量密度Li−S电池界面催化效应的理解。
参考文献
Jin-Lin Yang, et al, Rich Heterointerfaces Enabling Rapid Polysulfides Conversion and Regulated Li2S Deposition for High-Performance Lithium−Sulfur Batteries, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c01250
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01250
