锂硫（Li-S）电池（LSB）以其高能量密度和低成本在过去的几十年里受到人们广泛的关注。然而，可溶性中间体多硫化锂（LiPS）s严重的穿梭效应和绝缘Li₂S的失控沉积严重阻碍了LSBs的实际应用，限制了活性物种的利用，导致了缓慢的氧化还原动力学。

近日，清华大学深圳国际研究生院赵世玺，华盛顿大学曹国忠教授报道了采用电阻率相近的MoO₂和α-MoC制备了一种异质结构MoO₂/α-MoC催化剂，考察了异质界面对硫物种氧化还原过程和Li₂S沉积行为的影响。

文章要点

1）研究发现，电子电导率的细微差别使其不同于传统的捕获-扩散-转换模型。密度泛函计算结果进一步表明，MoO₂/α-MoC异质界面对LiPSs及其放电产物Li₂S具有比MoO₂和α-MoC更强的亲和力，有利于促进后续的转化过程，并诱导Li₂S的异相形核和空间析出。MoO₂/α-MoC异质界面不仅可以有效地促进Li+离子的扩散和电荷转移，而且可以为硫物种提供吸附和催化位点，从而改善硫物种的氧化还原动力学，同时促进LiPSs的转化。

2）通过在正极中引入少量MoO₂/α-MoC催化剂，Li-S电池在0.2 C和3 C下的容量分别达到1177 mAh g^-1和695 mAh g^-1。采用MoO₂/α-MoC功能中间层后，高硫负极（5 mg·cm^-2）和低电解质（6~7 μL mg^-1）的电池表现出稳定的循环性能，达到829 mAh g^-1，在0.5 C循环100次后容量保持率为85%。

这项工作为通过构建二维异质界面来加速氧化还原过程和促进Li₂S沉积行为提供了一种有效途径。

参考文献

Da-Qian Cai, Jin-Lin Yang, Ting Liu, Shi-Xi Zhao and Guozhong Cao, Interfaces-dominated Li₂S Nucleation Behaviour Enabled by Heterostructure Catalyst for Fast Kinetics Li-S Batteries, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106452

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106452