二硒化鎢在鋰硫電池中的應用

近日，山東大學熊勝林教授和奚寶娟副教授將二硒化鎢（WSe2）片負載在氮（N）摻雜的石墨烯（WSe2/NG）上，作爲硫（S）正極和鋰（Li）負極的宿主，能進一步提高現有鋰硫電池（LSBs）的容量、倍率性能、使用壽命和安全性等性能。該研究成果已以“WSe2  Flakelets on N-doped Graphene for Accelerating Polysulfide Redox and Regulating Li Plating”爲題發表在Angew上。

LSBs因有能量密度高、對環境友好和生産成本相對低廉等優勢，而被衆多人認爲有望成爲下一代新型的儲能體系。然而，在正極側，硫和硫化鋰的絕緣性、多硫化鋰溶解引起的穿梭效應以及嚴重的體積膨脹，導致硫的利用率不高且容量不斷下降。另外，LSBs中鋰負極還會因沉積/溶解不均勻而引起鋰枝晶，這將對電池的安全性造成損害；過量的鋰雖然提高電池的電化學性能，但也會降低電池的能量密度。因此，對LSBs中的正負極進行綜合設計和改進迫在眉睫。

爲了解决現有鋰硫電池的不足，山東大學研究者采用WSe2/NG作爲雙功能主體，應用于抑制LSBs中的多硫化鋰穿梭和鋰枝晶問題。研究表明，WSe2/NG能够有效抑制多硫化鋰的溶解幷催化其轉化，從而减輕了穿梭效應幷促進了氧化還原動力學；親鋰的WSe2/NG可以顯著降低鋰成核過電位，幷實現均勻的鋰沉積/剝離，以减緩鋰枝晶生長。總的來說，構建的WSe2/NG基鋰硫電池顯示出優异的倍率性能和超長的循環壽命。

WSe2/NG的製備：首先生成可溶性三聚氰胺羥甲基化合物，確保與石墨烯表面均勻接觸；然後三聚氰胺甲醛樹脂進一步聚合幷與石墨烯表面上的W12O396-陰離子螯合；最後在Ar/H2氣氛中硒化，即可獲得WSe2/NG。

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