孙靖宇/慈海娜/宋英泽/孙英杰AFM：通用的石墨烯-硒化物异质结构设计助力实用锂硫电池！

锂硫（Li-S）电池的实际应用受到了臭名昭著的多硫化物穿梭和缓慢的硫转化动力学的阻碍。尽管隔膜的功能修饰已被提出为优化Li-S电池氧化还原反应的有效策略，但过量的材料用量和无效的结构设计仍然导致电催化剂利用率低下。

苏州大学孙靖宇、青岛科技大学慈海娜、西南科技大学宋英泽、河北科技大学孙英杰等采用连续低温化学气相沉积方式，在商用玻璃纤维（GF）隔膜上可控地生长通用石墨烯金属硒化物异质结构（Gr-MxSey，M=Mo，W，Mn，Cu和Zn），以构建Li-S电池的功能隔膜。

图1. 材料制备

值得注意的是，获得的石墨烯呈现出均匀的3D网络，这有利于MxSey纳米颗粒的形成，以表现出高的电催化活性。

同时，由于交织的纤维结构，GF隔膜还起到3D基底的作用。因此MxSey-Gr@GF隔膜与聚丙烯隔膜改性有很大不同。

此外，Gr-MxSey异质结构协同吸附性的MxSey和导电Gr，可提高Li–S化学的电催化活性。

图2. 设计隔膜对穿梭效应的抑制

因此，这种精心设计的隔膜提高了Li–S电池的电化学性能，结果采用Gr-MoSe₂@GF隔膜的电池在0.2C下显示出1194.9 mAh g⁻¹的显著初始容量，并且经过100次循环后几乎没有容量衰减。

Gr-MoSe₂@GF隔膜显示的优异循环性能意味着GF隔膜设计对于商业可行应用的合理性。

此外，基于这种新型隔膜的柔性Li-S软包电池也提供了良好的性能（在100次循环中每循环的容量衰减为0.25%）。

图3. Li-S电池性能

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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