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能夠在惡劣條件下正常工作的高性能鋰硫（Li-S）電池引起了人們的極大關注；然而，低溫下多硫化物轉化的遲緩反應動力學以及高溫下臭名昭著的多硫化物穿梭現象仍有待解決。

圖1 材料制備及表征

南京大學金鐘、廣東工業大學張偉、安徽工業大學馬連波等設計了一種多支化氮化釩（MB-VN）電催化劑，作為隔膜涂層，以實現低/高溫耐受的Li-S電池。

在金屬氮化物中，氮化釩具有較高的催化活性、制備工藝簡單、電活性位點的設計和構建可控等優勢。MB-VN可以滿足良好的導電性、多孔性、強吸附能力和對雙邊多硫化物轉化的高催化活性等關鍵要求，是一種理想的涂層。

此外，MB-VN的多分支特征與納米棒相互連接，使其與電解液有充分的接觸，并為多硫化物提供了豐富的電活性位點，其高導電性也確保了快速的電子轉移，緊密的堆積結構使其具有穩定的循環性能，從而固定多硫化物并進一步促進其轉化。

圖2 常溫電化學性能

飛行時間二次離子質譜（ToF-SIMS）和吸附實驗以及理論模擬顯示，MB-VN與多硫化物有很強的化學親和力，對多硫化物的雙邊轉化有很強的催化能力。

原位拉曼表征證實，MB-VN涂層可以避免多硫化物的穿梭。獲得的Li-S電池顯示出更強的電化學性能，在3.0C時具有707 mAh g^-1的出色倍率容量，在1.0C時經過400次循環后具有678 mAh g^-1的穩定循環容量，并且在6.0 mg cm^-2的高負載和貧電解液（～6 μL mg_s^-1）下具有5.47 mAh cm^-2的高平均容量。

此外，Li-S電池在較寬的溫度范圍內表現出穩定的循環性能，在-20℃和60℃下的容量保持率分別為～85%和68.7%。

圖3 寬溫電化學性能

Wide-Temperature Operation of Lithium–Sulfur Batteries Enabled by Multi-Branched Vanadium Nitride Electrocatalyst. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c01469

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