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孫靖宇/慈海娜/宋英澤/孫英杰AFM：通用的石墨烯-硒化物異質結構設計助力實用鋰硫電池！

鋰硫（Li-S）電池的實際應用受到了臭名昭著的多硫化物穿梭和緩慢的硫轉化動力學的阻礙。盡管隔膜的功能修飾已被提出為優化Li-S電池氧化還原反應的有效策略，但過量的材料用量和無效的結構設計仍然導致電催化劑利用率低下。

蘇州大學孫靖宇、青島科技大學慈海娜、西南科技大學宋英澤、河北科技大學孫英杰等采用連續低溫化學氣相沉積方式，在商用玻璃纖維（GF）隔膜上可控地生長通用石墨烯金屬硒化物異質結構（Gr-MxSey，M=Mo，W，Mn，Cu和Zn），以構建Li-S電池的功能隔膜。

圖1. 材料制備

值得注意的是，獲得的石墨烯呈現出均勻的3D網絡，這有利于MxSey納米顆粒的形成，以表現出高的電催化活性。

同時，由于交織的纖維結構，GF隔膜還起到3D基底的作用。因此MxSey-Gr@GF隔膜與聚丙烯隔膜改性有很大不同。

此外，Gr-MxSey異質結構協同吸附性的MxSey和導電Gr，可提高Li–S化學的電催化活性。

圖2. 設計隔膜對穿梭效應的抑制

因此，這種精心設計的隔膜提高了Li–S電池的電化學性能，結果采用Gr-MoSe₂@GF隔膜的電池在0.2C下顯示出1194.9 mAh g^?1的顯著初始容量，并且經過100次循環后幾乎沒有容量衰減。

Gr-MoSe₂@GF隔膜顯示的優異循環性能意味著GF隔膜設計對于商業可行應用的合理性。

此外，基于這種新型隔膜的柔性Li-S軟包電池也提供了良好的性能（在100次循環中每循環的容量衰減為0.25%）。

圖3. Li-S電池性能

A Universal Graphene-Selenide Heterostructured Reservoir with Elevated Polysulfide Evolution Efficiency for Pragmatic Lithium–Sulfur Battery. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211978

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