ACS Nano：-20℃至60℃宽温锂硫电池！

能够在恶劣条件下正常工作的高性能锂硫（Li-S）电池引起了人们的极大关注；然而，低温下多硫化物转化的迟缓反应动力学以及高温下臭名昭著的多硫化物穿梭现象仍有待解决。

图1 材料制备及表征

南京大学金钟、广东工业大学张伟、安徽工业大学马连波等设计了一种多支化氮化钒（MB-VN）电催化剂，作为隔膜涂层，以实现低/高温耐受的Li-S电池。

在金属氮化物中，氮化钒具有较高的催化活性、制备工艺简单、电活性位点的设计和构建可控等优势。MB-VN可以满足良好的导电性、多孔性、强吸附能力和对双边多硫化物转化的高催化活性等关键要求，是一种理想的涂层。

此外，MB-VN的多分支特征与纳米棒相互连接，使其与电解液有充分的接触，并为多硫化物提供了丰富的电活性位点，其高导电性也确保了快速的电子转移，紧密的堆积结构使其具有稳定的循环性能，从而固定多硫化物并进一步促进其转化。

图2 常温电化学性能

飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）和吸附实验以及理论模拟显示，MB-VN与多硫化物有很强的化学亲和力，对多硫化物的双边转化有很强的催化能力。

原位拉曼表征证实，MB-VN涂层可以避免多硫化物的穿梭。获得的Li-S电池显示出更强的电化学性能，在3.0C时具有707 mAh g^-1的出色倍率容量，在1.0C时经过400次循环后具有678 mAh g^-1的稳定循环容量，并且在6.0 mg cm^-2的高负载和贫电解液（∼6 μL mg_s^-1）下具有5.47 mAh cm^-2的高平均容量。

此外，Li-S电池在较宽的温度范围内表现出稳定的循环性能，在-20℃和60℃下的容量保持率分别为∼85%和68.7%。

图3 宽温电化学性能

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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ACS Nano：-20℃至60℃宽温锂硫电池！

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