锂-硫（Li-S）电池被认为是高能量密度应用中极有前景的储能技术。然而，当实际硫负荷超过5 mg cm⁻²时，电池存在严重的容量衰减和较差的耐用性。

近日，卡尔加里大学Venkataraman Thangadurai详细展示了开发相对于基面具有更高比例的边缘中心的过渡金属硫化物（TMS）催化剂所进行的研究。

文章要点

1）研究人员研究了二元复合材料中TM（MoS₂和WS₂）之间演变的应变。MoS₂和WS₂在混合电极中的同时生长产生了更多的边缘位置、更短且分布更均匀的TMS片。研究发现，对于高硫负荷（超过5 mg cm⁻²）Li–S电池，异质结构界面可防止LiPSs物质在锚定表面的局部位置积聚。

2）实验结果显示，MoS₂/WS₂激活的S-阴极的倍率可达4 C，并成功地以1 C的倍率循环了1000次。研究人员系统地将硫负载量从5 mg cm⁻²提高到50 mg cm^-2，以实现混合正极的载硫量水平。当E/S比低至5 mL g⁻¹时，S负载量达到28 mg cm⁻²时，复合材料表现出良好的可逆性。获得了高达31.5mAh g⁻²（≈1200 mAh g⁻¹）的面容量，面比能量密度为67 mWh cm⁻²。此外，该正极在第45次循环中保持了≈25 mAh cm⁻²的面比容量，面能量密度为≈50 mWh cm⁻²。

参考文献

Akhil Mammoottil Abraham, et al, Ultrahigh Sulfur Loading Tolerant Cathode Architecture with Extended Cycle Life for High Energy Density  Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201494

https://doi.org/10.1002/aenm.202201494