氮化鉬量子點在鋰硫電池的應用

近期，電子科技大學和西藏大學研究者共同提出了一種簡易構建氮化鉬量子點（Mo2N）修飾N摻雜石墨烯納米片作爲雙功能界面層（Mo2N@NG），用于改性聚丙烯（PP）隔膜，再將改性後的隔膜（Mo2N@NG/PP隔膜）應用在鋰硫電池（Li-S）中，而能顯著提高該電池的綜合性能，如倍率性能、循環穩定性和能量密度等。

作爲理想的下一代電化學能源存儲設備之一，鋰硫電池具有較高的理論比容量。然而，硫正極材料導電性差且充放電時體積膨脹大，以及多硫化物的“穿梭效應”，都在很大程度上降低Li-S電池的容量以及安全性。

爲了有效地解决上述的問題，研究者設計構築了基于Mo2N量子點修飾的N摻雜石墨烯納米片改性的親硫且親鋰的隔膜界面層（Mo2N@NG/PP隔膜），用于協同解决多硫化物穿梭效應及鋰枝晶不可控生長問題。值得一提的是，Mo2N量子點因其豐富的活性吸附位點及與多硫化物良好的氧化還原催化活性，而能顯著提高Li-S電池電化學性能；Mo2N@NG可有效地催化轉化多硫化物且能幷誘導鋰離子的均勻沉積，從而能同時抑制多硫化物的“穿梭效應”及鋰金屬枝晶生長。

Mo2N@NG/PP隔膜組裝的鋰硫電池表現出優异的倍率性能，良好的循環穩定性；鋰鋰對稱電池在5mA/cm2大電流下能穩定循環1500小時以上；更重要的是，即使在高硫負載量、低電解液量條件下，軟包 Li-S 電池展現出高面積容量。

該研究成果以“Mo2N Quantum Dots Decorated N-doped Graphene Nanosheets as Dual-Functional Interlayer for Dendrite-Free and Shuttle-Free Lithium-Sulfur Batteries”爲題發表在能源領域國際頂級期刊Advanced Functional Materials上。

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