用于锂硫电池的莫特-肖特基异质层：实现高稳定性和商业硫利用|能源学人

由于不可避免的多硫化物穿梭效应和缓慢的反应动力学，锂硫电池（LSB）因其循环稳定性差和硫利用率低而受到严重阻碍。鉴于此，哈尔滨工程大学的Zheng Liu, Tong Wei, Zhuangjun Fan等人在Advanced Energy Materials上发表文章，通过在聚苯胺 (PANI) 原位还原氧化石墨烯 (RGO) 上垂直生长硫化钼 (MoS₂) 阵列，制备了一种用于商业硫基 LSB 的莫特-肖特基异质层改性膜RGO-PANI/MoS₂ (RPM)，实现了高稳定性锂硫电池和商业硫利用。

图1. a) RPM 制造示意图和 b) 用于抑制和再利用 LiPS 的 RPM 改性隔膜。

【本文要点】

要点1、由于 MoS₂ 和 RGO-PANI 构建的“水库”的协同效应、强吸收性、高导电性和电催化活性，RPM 对多硫化锂表现出连续的“捕获-拦截-转化”行为。

要点2、使用商业硫作为正极和 RPM 作为改性层组装的 LSB 表现出高硫利用率（在5 C时是未改性隔膜的3.8倍），优异的倍率性能（在10 C时为553 mAh g^-1）和出色的高倍率循环稳定性（在5 C下700次循环后为524 mAh g^-1）。

要点3、即使在 5.4 mg cm^-2 的高硫负载下，在 80 次循环后仍能保持 3.8 mAh cm^-2的良好面积容量。

要点4、理论计算表明，这种系统化策略可以有效抑制穿梭效应，促进截留多硫化物的催化转化。

这项工作可能为促进商业硫基LSB的实际应用提供可行的策略。

图2. RPM/PP隔膜的形貌表征。

图3. 使用商业硫正极的具有不同隔膜的电池的电化学性能表征。

Shi, M., Liu, Z., Zhang, S., Liang, S., Jiang, Y., Bai, H., Jiang, Z., Chang, J., Feng, J., Chen, W., Yu, H., Liu, S., Wei, T., Fan, Z., A Mott–Schottky Heterogeneous Layer for Li–S Batteries: Enabling Both High Stability and Commercial-Sulfur Utilization. Adv. Energy Mater. 2022, https://doi.org/10.1002/aenm.202103657

半电池跑的挺稳定，全电却有时出现快速衰减，问题到底出在哪了？

2022-03-11