在锂硫电池中，多硫化锂作为连接正极氧化态物种硫和还原态物种硫化锂的桥梁，起到了重要作用。由于在实用电池中电解液用量很小，多硫化锂溶解度有限，因此会造成硫利用率低等问题。近日，韩国首尔国立大学的Kookheon Char和Jang Wook Choi课题组使用酰胺类高供体溶剂为锂硫电池电解液，实现了贫液锂硫电池的高能量密度。
本文要点
1) 首次提出以1,3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI）为锂硫电池溶剂。DMI对多硫化锂溶解度高，且二者不发生反应；
2) 作者使用0.5 M LiNO3作为添加剂来稳定锂负极，以提升锂硫电池循环性能；
3) 在5 μL/mg(s)的液硫比，0.03 C倍率条件下，电池展示出1595 mAh/g的比容量，80周循环后容量保持率为59.6 %。
参考文献：
M. Baek et al. New High Donor Electrolyte for Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Mater., 2020
DOI: 10.1002/adma.202005022
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202005022
2. 刘忠范院士AM：用于Li-S电池的高效多硫化物固定剂和锂稳定剂V8C7-VO2双功能支架的三维打印
锂硫（Li-S）电池因其成本低、能量密度高而引起了人们的极大兴趣。然而，严重的多硫化物的穿梭效应和锂枝晶不可控生长都极大地阻碍了Li-S电池的商业化进程。近年来，用来同时调控多硫化物行为和抑制锂枝晶生长的合理方法得到了迅速发展。然而，高性能锂硫电池的主要障碍仍然在于有限的双功能材料候选材料，以及缺乏有效可定制设备的先进技术。近年来，3D打印(3DP)技术的蓬勃发展，极大地促进了储能和生物医学电子领域的设备创新。
有鉴于此，北京大学刘忠范院士，苏州大学孙靖宇教授报道了一种“二合一”的策略，通过3DP技术来制备V8C7-VO2异质结构支架，作为高性能Li-S电池的双效多硫化物固定剂和锂枝晶抑制剂。
文章要点
1）研究人员从NH4VO3，葡萄糖和尿素前体开始，通过将简单的退火工艺与水热反应相结合，成功生产出V8C7–VO2纳米花。所获得的材料作为关键的3DP油墨配方。接下来，利用硫胺化学路线，将硫纳米颗粒负载到V8C7–VO2上，形成V8C7–VO2/S。在整个基于挤压的3DP策略中，可以以便捷，可控制和可扩展的方式精确地构建各种形状的定制架构。
2）基于该策略设计的V8C7-VO2极性和导电异质结构能够提供很强的捕获性和多硫化物的快速转化。此外，这种具有亲锂性质的异质结构将诱导Li的均匀生长，从而有效地降低成核过电势，抑制枝晶的形成。
3）得益于3DP -V8C7-VO2支架的大孔体积、高电导率和畅通的离子传输路径，所研制的3DP-V8C7-VO2/S电极具有优异的倍率性能（6.0 C 下的容量达到643.5 mAh g−1），良好的循环稳定性（4 C下，经过900次循环后，每循环的容量损失仅为0.061%）。令人激动的是，与两个3DP主机集成的Li-S电池在高硫负荷下实现了高面积容量（7.36mAh cm−2，硫负荷为9.2 mg cm−2，CE超过99.7%）。此外，将3DP-V8C7-VO2/S||3DP-V8C7-VO2@Li直接用作手环电池时，可以成功为电子手环表供电，从而为可穿戴能源应用带来了无限希望。
Jingsheng Cai, et al, 3D Printing of a V8C7-VO2 Bifunctional Scaffold as an Effective Polysulfide Immobilizer and Lithium Stabilizer for Li–S Batteries, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202005967
https://doi.org/10.1002/adma.202005967
3. 河南大学ACS Nano：内建晶面自调节以选择性S/Li2S转换用于高体积能量密度锂硫电池
重量、面积和体积容量对二次电池的市场占有率具有重要影响。尽管碳质材料在改善锂硫电池的重量和面容量方面处于领先地位。但其也存在一些固有的缺陷，如对多硫化锂（LiPS）的固定不充分，振实密度低，体积性能差以及循环性能差等。
近日，河南大学肖助兵教授报道了一种共晶盐-佐剂固相合成方法，以在相对较低的温度下制备具有高振实密度的金属ZrB2纳米片。
文章要点
1）结合第一性原理计算和光谱学研究，研究人员证实了在局部暴露的B和Zr位置上内置的Li-S电化学Janus晶体刻面自介导行为，其中带负电的B位置主要介导了放电过程，而带正电的Zr原子可在充电过程中将LiPS进一步氧化为最终产物S，即使在高电流密度和高硫负荷下，也能实现高硫利用率。
2）与先前通过非特异性介导行为捕获LiPS的策略不同，这种策略对Li-S电化学的选择性催化性能非常有效。结果显示，所制备的紧密堆积的ZrB2-S电极可提供8.5 mAh cm-2的高面积容量和533 Wh L-1的电池级体积能量密度，以及7.8 mg cm-2的高硫负载量和超低电解质剂量。
这项工作提出了从电池级角度开发高性能Li-S电池的设计准则。
Tianli Wu, et al, Selective S/Li2S Conversion via in-Built Crystal Facet Self-Mediation: Toward High Volumetric Energy Density Lithium−Sulfur Batteries, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c04933
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c04933
4.用Co9S8@MoS2核−壳结构解开MoS2的能带结构提高锂−硫电池的催化活性
在锂硫电池（LSBs）中引入双功能中间层可有效抑制“穿梭效应”和提高缓慢的硫转化动力学。其对金属硫化物的能带结构的调节则可以有效提高其催化活性，对于抑制多硫化锂（LiPS）在LSBs中的穿梭效应起到了重要作用。
有鉴于此，陕西科技大学许并社教授，杜高辉教授，苏庆梅副教授报道了一种Co9S8@MoS2核−壳层异质结构，并将其固定在碳纳米纤维(Co9S8@MoS2/CNF)上，作为抑制LiPS穿梭效应的中间层。所制备的复合异质结构是一种有效的替代材料，具有化学吸附和电化学催化之间的协同关系。
文章要点
1）研究人员首先采用静电纺丝法制备了Co@Mo/PAN。将Co@Mo/PAN在260 °C的空气中收集并稳定2 h，然后在600 ℃的硫气氛中反应2 h，得到Co9S8@Mo/CNF。
2）研究发现，Co9S8核可以有效地调节MoS2壳层的能带结构，Co9S8@MoS2/CNF能有效地捕获LiPSs，使LiPSs转化为Li2S2，进而从Li2S2转化为Li2S。重要的是，在高硫负载量分别为6和10 mg cm−2的情况下，电池循环50次后仍能保持1002和986 mA g−1的高容量。
研究工作突出了原子级异质结构作为多功能中间层的设计，具有吸附和催化双功能协同作用。最终有效地缓解了LiPSs的穿梭效应，增强了LiPSs的电化学氧化还原反应，极大促进了LSB的实际应用前景。
Boyu Li, et al, Tuning the Band Structure of MoS2 via Co9S8@MoS2 Core−Shell Structure to Boost Catalytic Activity for Lithium−Sulfur Batteries, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c07332
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c07332
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