近日，北京化工大学王峰教授、牛津副教授团队在国际知名期刊Advanced Science (影响因子：17.521) 上发表题为“N,S-Doped Porous Carbon Nanobelts Embedded with MoS₂ Nanosheets as a Self-Standing Host for Dendrite-Free Li Metal Anodes”的研究工作。该工作采用一种高效的硫酸盐辅助方法，采用静电纺丝工艺制造了一种自支撑的MoS₂@NSPCB材料，使用MoS₂@NSPCB改性的锂金属电池（LMAs）表现出了优异的性能。

基于石墨负极的锂离子电池能量密度难以满足日益增长的能源需求。金属锂因其超高的理论比容量和超低的电化学电位被认为是高性能二次电池的理想负极。然而金属锂负极的实际应用受制于两个主要问题——枝晶的不规则生长和巨大的体积变化，二者通过破坏/重建固体电解质界面，不断分解消耗电解液，甚至引发短路并造成安全隐患。研究人员通过使用一种高效的硫酸盐辅助方法，为LMAs量身定做了一种自支撑的MoS₂@NSPCB框架结构，MoS₂@NSPCB材料具有丰富的金属/非金属亲锂位点，有利于锂的均匀成核。此外，分级多孔结构和N,S掺杂碳使亲锂位点具有良好的结构稳定性和高表面化学活性。同时，三维导电纳米带网络确保了锂离子的快速扩散，有效抑制了LMAs的枝晶形成。因此，以MoS₂@NSPCB改性的LMAs在半电池中表现出优异的电化学性能，对称电池在3 mA cm^-2/3 mAh cm^-2的条件下能够稳定运行1500小时，且具有极低的过电位（24.2 mV）。组装的全电池表现出了460 Wh kg^-1的高能量密度和良好的循环性能（在10 C大电流下循环1600次容量保持率仍有70%）。这项工作不仅为LMAs提出了一种新的自支撑基体，并且为其他金属负极的改性提供了新思路。

该论文第一作者为北京化工大学硕士生李镔珂和曹玮珊，王峰教授、牛津副教授为本文共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研基金的资助。

文章信息：Binke Li^#, Weishan Cao^#, Shuaize Wang, Zhenjiang Cao, Yongzheng Shi, Jin Niu*, Feng Wang*.

N,S-Doped Porous Carbon Nanobelts Embedded with MoS₂ Nanosheets as a Self-Standing Host for Dendrite-Free Li Metal Anodes. Adv. Sci. 2022, 2204232;

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202204232