锂离子电池（Li−S）存在硫利用率低，循环寿命短等问题，特别是在高倍率条件下，这严重阻碍了电池的发展。解决这些问题的有效方法之一是提高对多硫化锂（LiPS）的亲硫性和对锂负极的亲锂性。然而，同时对这两个方面进行优化是一个巨大的挑战。
近日，上海师范大学肖胜雄教授报道了结合SnS的强吸收、高电导率和ZnS优异催化性能的优点，开发了一种由多巴胺N掺杂的均匀立方形貌的碳壳包裹的ZnS-SnS异质结（ZnS-SnS@NC），并与ZnS-SnS2@NC异质结及其单组分异质结（SnS@NC和SnS2@NC）进行了比较。
文章要点
1）研究人员首先利用Zn2+、Sn4+和OH−在室温下通过简单的共沉淀反应制备了ZnSn(OH)6自组装材料。其次，以ZnSn(OH)6前驱体为模板，用聚多巴胺（PDA）壳层均匀包裹，得到ZnSn(OH)6@PDA。随后，在400 °C熔融硫脲的辅助下，在氩气气氛下进行了原位硫化，将ZnSn(OH)6@PDA转化为覆盖有氮掺杂碳层的ZnS-SnS2异质结（ZnS-SnS2@NC）。然后在600 ℃煅烧，伴随着SnS2向SnS的分解反应，使材料固化，得到ZnS-SnS壳层与碳层紧密接触的核壳结构（ZnS-SnS@NC）。由于SnS2不溶于酸，用盐酸选择性刻蚀ZnS-SnS2@NC中的ZnS组分，得到SnS2@NC。SnS2@NC通过类似的600°C退火工艺得到SnS@NC。
2）研究人员利用理论计算、非原位XANES和原位拉曼光谱从分子水平上阐明了双金属ZnS-SnS异质结构对LiPSs的快速锚定-扩散-转变，抑制穿梭效应，以及改善的硫电化学性能。当作为涂覆在隔膜上的改性层时，具有优化的亲锂和亲硫性能的ZnS-SnS@NC基电池能够实现理想的硫电化学，包括在0.2 C下300次循环的高可逆性（1149 mAh g−1），10 C下661 mAh g−1的高倍率性能，以及在4 C下，2000次循环后每循环低衰减率（0.0126%）的长循环寿命。此外，在10.3 mg cm−2的高硫质量负载量下，其仍保持了8.27 mAh cm−2的良好面容量。
研究工作为双金属硫化物异质结构的合理设计提供了一种可行的方案，并促进了其他电化学应用的发展。
参考文献
Weiqi Yao, et al, ZnS-SnS@NC Heterostructure as Robust Lithiophilicity and Sulfiphilicity Mediator toward High-Rate and Long-Life Lithium−Sulfur Batteries, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c00270
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00270
