随着高性能二次储能电池的快速发展，开发高功率密度和高能量密度的新型电化学储能系统迫在眉睫。其中，混合锂离子电容器成为重要的研究方向之一。由于大比容量(负极)和快速充电速率(正极)的耦合效应，锂离子电容器比超级电容器(SCs)和锂离子电池(LIBs)提供更高的能量密度和功率密度。但由于负极的电荷转移动力学和利用效率较低，导致储能能力下降。为了开发高性能的锂离子电容器，需要设计合理的负极微结构，以提高电荷转移动力学和利用效率。

近日，我院教师董士花副教授及其团队在锂离子电池及锂离子电容器负极材料的可控制备及储能机理机制研究方面取得一系列进展。基于MoS₂层间范德华相互作用不利于锂离子电容器中的离子传输的关键科学问题，提出利用精细结构构造界面原子结构，优化原子间作用力，提高离子转移能力的有效策略。通过离子交换策略，制备了一种嵌于碳(MoS₂-Co₉S₈@C)中具有核壳结构共聚体形态的空间受限硫化钼-硫化钴异质结构。改进的异质结构有利于建立强大的内置电场，使MoS₂-Co₉S₈@C多面体负极具有较高的离子输运效率。空间受限的核壳结构有助于缓冲体积膨胀效应。得益于结构限域工程和电子结构工程，MoS₂-Co₉S₈@C核壳异质结构表现出优异的赝电容性能。MoS₂-Co₉S₈@C//多孔碳锂离子电容器显示出高达4 V的工作电压，最大能量和功率密度分别为约172 Wh kg⁻¹和22,500 W kg⁻¹。

相关研究成果以“Spaced-confined heterostructure engineering enables rapid ion transport in MoS₂–Co₉S₈@C yolk-shell polyhedron for efficient lithium storage”为题，发表在国际学术期刊《Journal of Power Sources》上。《Journal of Power Sources》由爱思唯尔公司出版，自1976年收录至今，一直是电化学领域内的具有良好口碑的老牌期刊，位于中科院JCR 1区。

论文信息：

[1] S.H. Dong*, C.Y. Li, B. Jia, H.R. Xu, S.Y. Yao, J. Tian, X. Lu, R.T. Wang*, Spaced-confined heterostructure engineering enables rapid ion transport in MoS₂–Co₉S₈@C yolk-shell polyhedron for efficient lithium storage, Journal of Power Sources, Volume 551, 15 December 2022, 232168.

DOI：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.232168.

（通讯员 付民）