张乃庆 AFM：用于Li+/Mg2+共插层的MoS2和石墨烯交替堆叠范德华异质结构

由于低成本、无枝晶形成和高体积容量，可充电Li⁺/Mg²⁺混合离子电池（LMIBs）引起了人们的极大关注。然而，由于Mg²⁺与主体材料的强库仑相互作用，传统的“Daniell 型”LMIBs 通常只有Li⁺嵌入，通常不能确保令人满意的能量密度。近日，哈尔滨工业大学张乃庆研究员、德国不来梅大学Junjie He研究员和哈尔滨工业大学赵光宇研究员等人报道了将石墨烯单层插入到 MoS₂层间并构建范德华异质结构。

文章要点

1）石墨烯单层被嵌入MoS₂层间以构建范德华异质结构 (MoS₂/G VH)。该操作将离子通道的构建从原始的两个MoS₂单层的层叠转变为MoS₂单层与石墨烯单层的层叠，从而大大降低了离子扩散能垒。

2）与原始的MoS₂相比，MoS₂/G VH 可以明显降低 Li⁺（从 0.67 到 0.09 eV）和 Mg²⁺（从 1.01 到 0.21 eV）的迁移能垒。此外，还证明了MoS₂/G VHs 即使在 1000 mA g^-1的倍率电流下也能实现 Li⁺/Mg²⁺ 共嵌入。MoS₂/G VH 表现出优异的电化学性能，2200 次循环后在 1000 mA g^-1下的可逆容量为 145.8 mAh g^-1，表明可行的高性能储能设备的潜在应用。

参考文献：

Xianbo Yu, et al. A MoS₂ and Graphene Alternately Stacking van der Waals Heterostructure for Li⁺/Mg²⁺ Co-Intercalation. Adv. Funct. Mater. 2021, 2103214.

DOI: 10.1002/adfm.202103214

https://doi.org/10.1002/adfm.202103214