在過(guò)去的十年里為了給新興的電動(dòng)汽車和移動(dòng)電子產(chǎn)品提供動(dòng)力，人們對(duì)高能量密度材料的需求不斷增長(zhǎng)，高性能的可充電電池也引起了人們的關(guān)注。為了推動(dòng)鋰硫電池的商業(yè)化，研究者們報(bào)道了多種提高硫的容量利用率和阻止聚硫化物流失的策略方法；但是，提高鋰硫電池（Li-S）能量密度至實(shí)際應(yīng)用水平仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)闈M足實(shí)際應(yīng)用水平的高負(fù)載電極中硫和硫化鋰的電子和離子電導(dǎo)率較低。作為一種能夠替代硫的高導(dǎo)電性活性材料，以硒（Se）作為正極材料的Li-Se電池具有更好地反應(yīng)活性；但是Se的質(zhì)量比容量較低且價(jià)格昂貴，限制了Li-Se電池的應(yīng)用范圍。為了實(shí)現(xiàn)S和Se電化學(xué)特性的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，S-Se固溶體（SexSy）被認(rèn)為是非常有潛力的儲(chǔ)鋰材料。一系列基于SexSy的正極材料都展現(xiàn)出引人注目的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)。但是，和S正極相似，SexSy正極的可溶性中間產(chǎn)物也會(huì)引起電池容量的快速衰減。受到鋰硫電池化學(xué)吸附機(jī)理的啟發(fā)，一些極性材料也可能有效的抑制多硫離子/多硒離子在SexSy正極中的溶解。近期，報(bào)道了一些金屬氧化物/氮化物/硫化物可以作為宿主材料很好地解決鋰硫電池中聚硫化物溶解的問(wèn)題；其中，CoS2材料由于具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此可以作為鋰硫電池有效地宿主材料，其不僅可以對(duì)多硫化鋰提供強(qiáng)的化學(xué)吸附作用，還可以從動(dòng)力學(xué)上促進(jìn)多硫化鋰的還原反應(yīng)。

近期，南洋理工大學(xué)的樓雄文教授在Angewandte Chemie-International Edition上發(fā)表題為“A Freestanding Selenium Disulfide Cathode based on Cobalt Disulfide-Decorated Multichannel Carbon Fibers with Enhanced Lithium Storage Performance”的文章，報(bào)道了一種CoS2納米顆粒修飾的蓮藕型碳纖維網(wǎng)絡(luò)（CoS2@LRC）作為SeS2的宿主材料以提高鋰的存儲(chǔ)性能。該整體電極由三維交聯(lián)多通道的碳纖維組成，其中不僅可以容納高含量的SeS2（70wt%），而且保證了電子和離子快速傳輸，因此實(shí)現(xiàn)高的容量利用率，在0.2A/g電流密度下可達(dá)1015mAh/g。

【圖文簡(jiǎn)介】

a) CoS2@LRC的合成過(guò)程示意圖；

b) 相比于LRC/SeS2，CoS2@LRC/SeS2的優(yōu)勢(shì)示意圖。

a-c) CoS2@LRC/SeS2電極的FESEM表征，圖a內(nèi)部是CoS2@LRC/SeS2電極的照片，圖b內(nèi)部是CoS2@LRC/SeS2電極的截面FESEM圖；

d) CoS2@LRC/SeS2電極的TGA曲線；

e) CoS2@LRC/SeS2電極的TEM圖；

f) CoS2@LRC/SeS2電極的TEM圖對(duì)應(yīng)的元素mapping。

a) CoS2@LRC/SeS2電極的電壓分布曲線，電流密度為1A/g；

b) CoS2@LRC/SeS2電極和LRC/SeS2電極循環(huán)性能對(duì)比；

c) CoS2@LRC/SeS2電極在不同電流密度下的電壓分布曲線；

d) CoS2@LRC/SeS2電極在不同電流密度下的倍率性能；

d) CoS2@LRC/SeS2電極的長(zhǎng)循環(huán)壽命，電流密度為5A/g。

【小結(jié)】

文章報(bào)道了一種具有良好集成特性的自支撐CoS2@LRC/SeS2電極，其具有高含量的電活性SeS2，多功能的CoS2納米顆粒和導(dǎo)電的LRC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，SeS2比S更具有反應(yīng)活性；導(dǎo)電的LRC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步確保了容量利用率并且CoS2納米顆粒保證了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。由于上述優(yōu)勢(shì)，CoS2@LRC/SeS2 正極材料具有高的放電容量，在0.2A/g  (2.3 mg/cm2)電流密度下電容可達(dá)1015 mAh/g，同時(shí)具有優(yōu)異的倍率性能和長(zhǎng)的循環(huán)壽命，可超過(guò)400個(gè)循環(huán)。