Enhancing Bidirectional Lithium–Sulfur Battery Performance Through Synergistic‐Induced 3D Li 2 S Deposition

材料科学 锂硫电池 沉积(地质) 硫黄 锂(药物) 电池(电) 化学工程 无机化学 冶金 功率(物理) 化学 热力学 工程类 内分泌学 古生物学 物理 生物 医学 沉积物
作者
Di Wang,Zihan Dong,Hailong Yan,Xiaoyi Lü,Chenglong Shi,Fangqing Liu,Le Huang,Zhipeng Sun
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (41) 被引量:57
标识
DOI:10.1002/aenm.202504046
摘要

Abstract Lithium–sulfur (Li–S) batteries rely on the reversible conversion between sulfur and Li 2 S, where enhancing the kinetics of sulfur redox reactions is critical for practical applications. In this work, a hierarchical MXene@MoSe 2 porous carbon nanofibers (PCNFs) architecture is designed to promote 3D Li 2 S deposition. Notably, the PCNFs scaffold offers a porous conductive framework in which the MXene component effectively suppresses polysulfides diffusion, and surface‐anchored MoSe 2 nanosheets strategically expose catalytically active sites while preventing insulation caused by Li 2 S accumulation. The investigation reveals distinct catalytic behaviors of MXene@MoSe 2 toward Li 2 S deposition, with their heterojunction interface synergistically facilitating 3D nucleation and mitigating surface passivation. Additionally, the spontaneous formation of a built‐in electric field at heterostructure accelerates lithium ion diffusion, thereby enhancing the bidirectional conversion kinetics of Li 2 S. Comprehensive theoretical calculations and experimental characterizations collectively demonstrate the superior bifunctional catalytic activity of MXene@MoSe 2 PCNFs. As a result, Li–S batteries incorporating this catalyst exhibit exceptional performance metrics, including an capacity decay rate of merely 0.023% per cycle over 2000 cycles. This work presents a promising paradigm for designing advanced electrocatalysts to optimize Li 2 S redox chemistry in Li–S batteries.
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