在鋰硫電池中，多硫化物的氧化還原反應動力學被不利的電子傳導和離子傳輸所阻撓。

貴州大學邵姣婧等通過將單層鋰-蒙脫土（MMT）和氮摻雜的還原氧化石墨烯（RGO）整合在一起，設計了一種具有快速離子/電子傳輸雙通道的二維異質結構，以解決上述問題。

圖1. MMT/RGO的合成

具體而言，這項工作通過GO和帶正電荷的MMT單層的靜電組裝以及熱退火，開發出了一個在RGO上均勻分布MMT單層的二維異質結構夾層。這樣的異質結構很好地整合了每個成分的優點，MMT上完全暴露的Si-OH基團通過基于路易斯酸的相互作用使異質結構與多硫化物具有很強的親和力，并且由于鋰離子擴散障礙較低而實現了快速離子傳輸。附近的RGO為吸附的多硫化物提供了即時的電子傳導途徑，從而確保了快速的電化學氧化還原反應動力學。

圖2. 對多硫化物的吸附和催化轉化

因此，采用異質結構夾層的鋰硫電池顯示出對多硫化物臭名昭著的”穿梭效應”的有效抑制、0.2C時1317 mAh g^-1的高初始比容量、甚至在3C時848 mAh g^-1的高倍率容量、以及1C下200次循環中每循環0.011%和2C下600次循環中每循環0.067%的低容量衰減率。

此外，相應的軟包電池在0.05C時顯示出1542 mAh g^-1的高初始放電容量。總之，這項工作展示了低成本和環保的粘土作為二維異質結構夾層材料在實現高能量密度、長壽命和高倍率Li-S電池方面的潛在應用。

圖3. Li-S電池性能

Two-dimensional Montmorillonite-based Heterostructure for High-Rate and Long-Life Lithium-Sulfur Batteries. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.07.041