垂直排列的 MoS2/MXene 异质结作为抑制穿梭效应并增强锂离子传输的锂硫电池双功能隔膜涂层

《Chemistry – A European Journal》：Vertically Aligned MoS2/MXene Heterojunction as a Bifunctional Separator Coating for Suppressing Shuttle Effect and Enhancing Li+ Transport in Li–S Batteries

　　

摘要

锂硫电池因其高理论能量密度和硫的天然丰富性，被认为是最有前景的下一代能源存储系统之一。然而，多硫化物的穿梭效应和缓慢的转化动力学严重阻碍了其实际应用。本文通过导电 Ti₃C₂T_x MXene 基底上一步水热生长垂直排列的 MoS₂ 纳米花，合理设计了一种二维 MoS₂/MXene 异质结复合材料（MMS）。这种独特的结构将 MXene 的高导电性与 MoS₂ 丰富的催化边缘位点相结合，形成具有 1T/2H 混合相 MoS₂ 的紧密耦合异质界面，协同实现了对多硫化物的物理限域、化学吸附和电催化转化。当用作聚丙烯隔膜上的功能涂层时，MMS@PP 表现出增强的电解质浸润性、高离子电导率（1.476 mS cm^?1）以及 0.49 的锂离子迁移数。因此，采用 MMS@PP 的锂硫电池在 0.1 C 下表现出 1294.1 mAh g^?1 的高比容量，低极化（161 mV），优异的倍率性能（5 C），以及出色的循环稳定性（在 0.2 C 下循环 100 次后容量保持率为 89.1%）。这项工作为开发面向高性能锂硫电池的多功能隔膜提供了一种合理的异质结设计策略。

图文摘要

设计了一种垂直排列的 MoS₂/MXene 异质结作为锂硫电池的双功能隔膜涂层。紧密耦合的 2H/1T 异质界面协同实现对多硫化物的物理限域、化学吸附和电催化转化，同时加速 Li⁺ 传输。因此，改性隔膜提供了 1294.1 mAh g^?1 的高容量，并在 100 次循环后保持 89.1%。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可根据合理要求从通讯作者处获得。