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催化是抑制鋰多硫化物（LiPSs）穿梭的根本解決方案，對于高能量密度鋰硫電池的實際應用至關重要。然而，電子和離子絕緣Li₂S的不可控沉積總是鈍化催化劑表面，從而難以實現連續轉化。

清華大學深圳國際研究生院呂偉、趙世璽、華盛頓大學曹國忠等提出了一種通過在催化劑中引入晶界（GBs）來調節Li₂S沉積以避免催化劑表面鈍化的有效方法。

圖1 材料制備及表征

在此，作者制備了具有豐富、易接近GBs的MoN-Mo₂N異質結構空心微球以作為模型。結果表明，GBs作為二維成核中心，可引導Li₂S在其周圍快速成核和三維沉積，從而避免在其表面形成致密的Li₂S涂層。因此，實現了具有增強轉化動力學的高容量Li₂S沉積。

圖2 GBs對Li₂S成核和沉積過程的調控

結果，由上述催化劑和碳納米管組成的夾層有效地抑制了LiPSs的穿梭，并促進了它們的快速轉化，從而使組裝電池在1 C下800次循環中每循環的容量衰減率低至0.049%。在0.5 C和較高硫負載（4.7 mg cm-2）條件下，200次循環后的容量保持率也可達到77.2%。

圖3 鋰硫電池電化學性能

Regulating the Li₂S Deposition by Grain Boundaries in Metal Nitrides for Stable Lithium-Sulfur Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106669

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呂偉、趙世璽、曹國忠Nano Energy：晶界調控Li2S沉積以穩定鋰硫電池

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