锂硫（Li-S）电池具有能量密度高、成本低的优点，但多硫化物的穿梭效应、缓慢的反应动力学和不可控的枝晶锂生长等缺点严重阻碍了Li-S电池的发展。

针对上述问题，得克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram报道了采用MoTe₂纳米结构有效地抑制了多硫化物的穿梭和Li枝晶的生长，并从根本上阐明了其机理。

文章要点

1）研究人员首次采用水热法在碳纳米管（CNT）上原位生长了金属1T’-MoTe₂纳米片（MoTe₂-CNT）。

2）令人印象深刻的是，独立的MoTe₂-CNT可以作为元素硫和金属锂的有效主体，同时解决Li-S电池的多重问题。设计精良的MoTe₂-CNT具有几个引人注目的特点。首先，1T‘-MoTe₂具有高导电性的金属性，适合电子传输。第二，由于Li的高反应性，MoTe₂在负载Li的过程中可以原位转化为Li₂Te和金属Mo。转变后的Mo相为后续Li沉积提供了有利的形核位置。而原位生成的Li₂Te具有较高的离子电导率，有利于锂离子的快速扩散和稳定的电镀/剥离。更重要的是，当MoTe₂-CNT/Li负极与S/MoTe₂-CNT正极配对时，在MoTe₂-CNT/Li负极上形成了一种独特的、薄的、碲化和富硫的硫代碲酸锂（Li₂TeS₃）。形成的SEI进一步稳定了锂的沉积，延长了体系的循环寿命。

3）通过将MoTe₂-CNT的亲锂和催化作用结合起来，研究人员获得了一种正负极容量比仅为2.5的S/MoTe₂-CNT||MoTe₂-CNT/Li 全电池，500次循环后容量保持率为75%，面容量高达7.6 mA h cm⁻²。

这项研究为开发寿命长、实用可行的高能量密度锂硫电池铺平了道路。

参考文献

Jiarui He, Amruth Bhargav, and Arumugam Manthiram, In Situ Grown 1T′-MoTe₂ Nanosheets on Carbon Nanotubes as an Efficient Electrocatalyst and Lithium Regulator for Stable Lithium–Sulfur Full Cells, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202103204

https://doi.org/10.1002/aenm.202103204