锂硫电池由于具有突出的能量密度和成本优势而被视为最具前景的新一代储能系统。然而，迟缓的动力学特征、多硫化物的穿梭效应以及不可控的枝晶生长等问题严重制约了锂硫电池的商品化应用。近日，苏州大学孙靖宇、清华大学张强以及南京大学姚亚刚等设计了一种TiO₂-TiN双功能异质结能够显著改善Li-S电池动力学并抑制枝晶生长。

文章要点

1）研究人员借助TiN和TiO₂之间结构诱导的空间相转变过程设计了具有丰富相转变界面的TiO₂-TiN异质结纳米纤维并同时作为锂负极和硫正极的骨架。均匀分布的异质结能够增强表面极化并提高电导率，因而有助于多硫化物中间体从TiO₂表面向TiN表面扩散。因此，异质结作为正极载体能够同时实现对多硫化物的较强的锚定作用和快速的电荷转移。

2）此外，研究人员发现该异质结作为负极载体的时候可以借助较高的亲锂性来诱导均匀的成核和沉积过程，从而实现对负极枝晶生长的抑制。因此，负载TiO₂-TiN异质结的锂硫电池能够在2C的高倍率下实现长达500周的稳定循环。

参考文献

Pan Xue et al, One Stone Two Birds” Design for Dual-Functional TiO2-TiN Heterostructures Enabled Dendrite-Free and Kinetics-Enhanced Lithium–Sulfur Batteries, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200308

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