鋰-硫（Li-S）電池的工業(yè)化同時(shí)受到多硫化鋰（LiPSs）的穿梭效應(yīng)和鋰負(fù)極上枝晶生長的阻礙。

電子科技大學(xué)陳遠(yuǎn)富、西藏大學(xué)吳琪等通過一種簡便的可擴(kuò)展方法，在聚丙烯隔膜上構(gòu)筑了一種新型Mo₂N量子點(diǎn)修飾N摻雜石墨烯-納米片（Mo₂N@NG）的親硫性和親鋰性夾層，以解決這兩個(gè)問題。

圖1. 材料制備及表征

系統(tǒng)的密度泛函理論（DFT）理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究顯示，分散在NG框架上的Mo₂N量子點(diǎn)同時(shí)表現(xiàn)出親硫性和親鋰性的特征。此外，多孔的NG骨架既是三維電子通道，又是LiPSs庫，加速了電子的快速轉(zhuǎn)移，為LiPSs的擴(kuò)散提供了有效的物理限制。

嵌入的極性Mo₂N量子點(diǎn)可以顯著抑制LiPSs的穿梭效應(yīng)，加速S和Li₂S之間的氧化還原反應(yīng)，使LiPSs的積累失效，并提高電解液中活性硫的利用率。更重要的是，該混合框架顯示出高通量的Li⁺擴(kuò)散和均勻的鋰沉積，成功地緩解了鋰枝晶生長的形成。

圖2. Li-S電池性能

受益于上述優(yōu)勢，采用Mo₂N@NG/PP隔膜的Li-S電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能（在4C下為860.2 mA h g^-1）、良好的循環(huán)穩(wěn)定性（在2C下800次循環(huán)中每循環(huán)具有0.039%的容量衰減），受保護(hù)的鋰負(fù)極也顯示出穩(wěn)定的性能（在5 mA cm^-2的運(yùn)行1500小時(shí)）。

此外，Li-S軟包電池在高負(fù)載/貧電解液條件下（4.5 mg cm^-2和6 μL mg^-1）也具有3.89 mA h cm^-2的高面容量。目前這種混合框架中的量子點(diǎn)策略具有很大的潛力，可以推廣到其他過渡金屬基催化劑，以用于先進(jìn)的Li-S電池。

圖3. 對LiPSs的吸附研究

Mo2N Quantum Dots Decorated N-doped Graphene Nanosheets as Dual-Functional Interlayer for Dendrite-Free and Shuttle-Free Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202206113