ACS Nano：VTe2@MgO异质结用于锂硫电池宿主助力多硫化锂的催化转化

来源：X一MOL资讯

随着能源与环境问题日益突出，以及电子电动器件的快速发展，传统的储能体系逐渐难以满足人们对高能量密度体系的需求。人类对廉价、清洁的可再生能源需求与日俱增，大力发展环境友好的新能源和高效储能系统迫在眉睫。在此背景下，锂硫电池因其价格低廉、环境友好、高理论比容量（1675 mAh g-1）和高理论能量密度（2600 Wh kg-1）等优点而成为具有潜力的新一代储能体系。然而，目前仍存在一些挑战阻碍其商业化应用，例如：单质硫和最终放电产物硫化锂（Li2S）的低电导率、电化学反应动力学缓慢、多硫化物穿梭严重降低硫的利用率、充放电过程中硫的体积膨胀等，严重影响电池的循环寿命和倍率性能。针对这些问题，开发具有高多硫化锂吸附能力、高效电催化活性的正极材料，是抑制多硫化物穿梭、促进其转化的一种有效方法。

近日，苏州大学能源学院、北京石墨烯研究院孙靖宇教授和刘忠范院士等利用化学气相沉积法（CVD），在商业的MgO粉体上原位生长金属相的碲化钒（VTe2），成功实现一步合成VTe2@MgO异质结材料，用于锂硫电池正极宿主添加剂。VTe2作为过渡金属硫属化合物的一员，因其优异的电导率、电催化活性和铁磁行为引起了研究者的广泛关注。本工作借助CVD技术在MgO表面均匀可控地包裹VTe2而获得的VTe2@MgO材料，可有效促进多硫化锂的转化，为实现高性能的锂硫电池提供了借鉴。电化学性能测试表明，在1C下循环1000圈后，容量衰减为每圈0.055%；在硫负载量为6.9 mg cm-2时，仍能表现出良好的稳定性。通过该策略可有效提升锂硫电池的性能，显示出一定的应用前景。

CVD方法的使用可在MgO粉体上一步生长VTe2合成异质结材料，在不同温度下进行VTe2的可控生长，辅助理论计算从而优选导电性最佳的VTe2@MgO异质结材料用于锂硫电池正极。

从电催化角度进行分析，对其分别进行对称电池的组装，从中可以得出VTe2@MgO减小了反应极化，促进了氧化还原反应动力学的发生。此外通过评估锂离子扩散速率和DFT理论计算表明，在VTe2@MgO中锂离子扩散更快，从而促进多硫化锂的转化。