锂硫(Li-S)电池被认为是为移动设备供电的重要装置，但仍然存在一些限制其应用的挑战，例如如何获得高硫化物吸收和快速转化的阴极。

为了促进高性能锂硫电池的更多研究，中国研究人员提供了一种新型Ni@HsGDY/MoS2/Ni3S2复合材料，以缓解锂硫电池中的穿梭效应、体积膨胀等问题。

他们于9月26日在《能源材料进展》上发表了他们的研究成果。

汕头大学化学化工学院教授陆福深表示：“电动汽车的蓬勃发展需要具有高能量密度、低成本和长寿命的下一代储能技术。”

“锂硫电池因其超高能量密度和大理论容量而被认为是一种有前途的储能系统。然而，它们受到硫的电子导电性差、阴极体积变化和穿梭效应的限制。”

卢解释说，多硫化物(Li2Sn，4≤n≤8)的转化是充放电过程中复杂的多相转变。可溶解的多硫化锂(LiPS)通过多孔隔膜扩散到负极，并与锂金属反应形成不可溶解的锂，引起“穿梭效应”，导致放电容量和循环性能恶化。这是严重阻碍锂硫电池大规模商业应用的主要缺陷之一。

“目前，锂硫电池的障碍主要是通过电极和电解质的设计来克服的，”卢说。“为了扩大多硫化锂的吸收容量并增强充放电期间活性硫的产生，电极总是由具有高催化活性的多孔夹层组成。”

具有非极性表面的碳材料很难催化可溶性多硫化锂的转化。据卢介绍，一些金属氧化物纳米颗粒或有机-无机杂化物被用来锚定多硫化锂，以促进多硫化锂的吸收和转化。然而，由于多硫化锂在中间层的积累，这些材料在高硫负载量的锂硫电池中表现出缓慢的氧化还原动力学。活性物质的利用水平较低。

陆说，为了获得高效的阴极，碳材料和无机功能材料的结合似乎是一个可行的策略。然而，催化组合物通常被中间层覆盖，这降低了多硫化物的转化率，导致最终未能实现两种功能的协同效应。

“过去几年，人们在锂硫电池正极上投入了大量的精力，以实现对多硫化物具有优异的化学吸附性和高催化效率。寻找一种可行的策略来整合多种各自的功能以加速转化仍然是一个紧迫的问题。多硫化物。”卢说。

“石墨二炔(GDY)被称为一种具有平面结构和独特性能的新型碳同素异形体。苯环上的丁二炔键(-C=CC=C-)导致较低的原子密度并产生天然孔，这可以发挥在锂硫电池中发挥着关键作用。”

“在我们的工作中，提出了一种新策略，通过格拉泽交叉偶联反应在镍泡沫上生长3DHsGDY(氢取代石墨二炔)层来锚定MoS2/Ni3S2，从而增强锂硫电池的性能，从而增强锂硫电池的性能。硫主体材料的电导率，”卢说。

“3DHsGDY框架能够快速吸附多硫化锂，而Ni3S2/MoS2作为反应中心，具有较低的电荷转移电阻。”

Lu总结道，Ni@HsGDY/MoS2/Ni3S2/S电极在锂硫电池中表现出高性能，具有大的比容量和高电流密度下的长期稳定性。将HsGDY掺入正极可以促进电解液中多硫化锂的吸收和转化，为获得高能量密度锂硫电池提供新思路。

“锂离子电池已经商业化了几十年。尽管投入了大量的研究工作，但它们的能量密度在过去几年中略有增加，”卢说。“含HsGDY的锂硫电池的研究仍处于起步阶段，仍需要进行大量研究才能实现实际应用。”

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