二硒化钨在锂硫电池中的应用

近日，山东大学熊胜林教授和奚宝娟副教授将二硒化钨（WSe2）片负载在氮（N）掺杂的石墨烯（WSe2/NG）上，作为硫（S）正极和锂（Li）负极的宿主，能进一步提高现有锂硫电池（LSBs）的容量、倍率性能、使用寿命和安全性等性能。该研究成果已以“WSe2  Flakelets on N-doped Graphene for Accelerating Polysulfide Redox and Regulating Li Plating”为题发表在Angew上。

LSBs因有能量密度高、对环境友好和生产成本相对低廉等优势，而被众多人认为有望成为下一代新型的储能体系。然而，在正极侧，硫和硫化锂的绝缘性、多硫化锂溶解引起的穿梭效应以及严重的体积膨胀，导致硫的利用率不高且容量不断下降。另外，LSBs中锂负极还会因沉积/溶解不均匀而引起锂枝晶，这将对电池的安全性造成损害；过量的锂虽然提高电池的电化学性能，但也会降低电池的能量密度。因此，对LSBs中的正负极进行综合设计和改进迫在眉睫。

为了解决现有锂硫电池的不足，山东大学研究者采用WSe2/NG作为双功能主体，应用于抑制LSBs中的多硫化锂穿梭和锂枝晶问题。研究表明，WSe2/NG能够有效抑制多硫化锂的溶解幷催化其转化，从而减轻了穿梭效应幷促进了氧化还原动力学；亲锂的WSe2/NG可以显著降低锂成核过电位，幷实现均匀的锂沉积/剥离，以减缓锂枝晶生长。总的来说，构建的WSe2/NG基锂硫电池显示出优异的倍率性能和超长的循环寿命。

WSe2/NG的制备：首先生成可溶性三聚氰胺羟甲基化合物，确保与石墨烯表面均匀接触；然后三聚氰胺甲醛树脂进一步聚合幷与石墨烯表面上的W12O396-阴离子螯合；最后在Ar/H2气氛中硒化，即可获得WSe2/NG。

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