氮化钼量子点在锂硫电池的应用

近期，电子科技大学和西藏大学研究者共同提出了一种简易构建氮化钼量子点（Mo2N）修饰N掺杂石墨烯纳米片作为双功能界面层（Mo2N@NG），用于改性聚丙烯（PP）隔膜，再将改性后的隔膜（Mo2N@NG/PP隔膜）应用在锂硫电池（Li-S）中，而能显著提高该电池的综合性能，如倍率性能、循环稳定性和能量密度等。

作为理想的下一代电化学能源存储设备之一，锂硫电池具有较高的理论比容量。然而，硫正极材料导电性差且充放电时体积膨胀大，以及多硫化物的“穿梭效应”，都在很大程度上降低Li-S电池的容量以及安全性。

为了有效地解决上述的问题，研究者设计构筑了基于Mo2N量子点修饰的N掺杂石墨烯纳米片改性的亲硫且亲锂的隔膜界面层（Mo2N@NG/PP隔膜），用于协同解决多硫化物穿梭效应及锂枝晶不可控生长问题。值得一提的是，Mo2N量子点因其丰富的活性吸附位点及与多硫化物良好的氧化还原催化活性，而能显著提高Li-S电池电化学性能；Mo2N@NG可有效地催化转化多硫化物且能幷诱导锂离子的均匀沉积，从而能同时抑制多硫化物的“穿梭效应”及锂金属枝晶生长。

Mo2N@NG/PP隔膜组装的锂硫电池表现出优异的倍率性能，良好的循环稳定性；锂锂对称电池在5mA/cm2大电流下能稳定循环1500小时以上；更重要的是，即使在高硫负载量、低电解液量条件下，软包 Li-S 电池展现出高面积容量。

该研究成果以“Mo2N Quantum Dots Decorated N-doped Graphene Nanosheets as Dual-Functional Interlayer for Dendrite-Free and Shuttle-Free Lithium-Sulfur Batteries”为题发表在能源领域国际顶级期刊Advanced Functional Materials上。

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