1)與先前大多數(shù)正極中使用的非活性材料不同，它能夠在與S8（1.7-2.8V）相同的電壓窗口下，醚基電解質(zhì)中貢獻自己的容量：4Li++4e-+Mo6S8？Li4Mo6S8。

2）該反應(yīng)是嵌入的，由于LixMo6S8具有高的極化子遷移率（Mo2+？Mo3+），因此具有快速的動力學。

3）由于Mo6S8（5.04gcm-3）的理論密度遠高于S8（2.07gcm-3），Mo6S8的體積能量密度實際上非常可觀1400Whl-1，與LiFePO4固有的倍率能力相當。

4）通過Mo6S8的原位電化學鋰化形成LixMo6S8，可以大大提高對LiPS的親和力，從而抑制穿梭效應(yīng)并增加循環(huán)穩(wěn)定性。

5）Mo6S8組分改善了漿料的流變性能，HMSC漿料涂在集流體上時具有與LIB漿料相似的流動特性，它可以硬壓且不易開裂，容易實現(xiàn)高載量，如S8為6.2mgcm-2，Mo6S8為6.1mgcm-2。

6）最后，即使在干燥后孔隙率大大降低，電解液也很容易潤濕正極。
 

圖2.HMSC和傳統(tǒng)C/S8正極的示意圖和表征。

要點4.Mo6S8的電化學作用

常規(guī)非活性主體材料往往對LiPS具有固定親和力，而LixMo6S8不是。隨著在充放電過程中其化學組成和電壓的連續(xù)變化，LixMo6S8對LiPS呈現(xiàn)出不同的化學吸附。

StepI：預鋰化

當電池最初放電至2.4V時，在硫還原前將Mo6S8鋰化為Li1Mo6S8。

StepII：獨特的后鋰化

1）進一步放電2.3V至2.0V，Li1Mo6S8伴隨著S8連續(xù)鋰化為可溶性LiPS（Li2Sn，4≤n≤8）和部分不溶性短鏈Li2S2/Li2S。

2）進一步放電至1.9和1.7V時，Li3Mo6S8和Li4Mo6S8的出現(xiàn)對應(yīng)于LiPS的完全轉(zhuǎn)化。

后鋰化中，從S8到LiPS的轉(zhuǎn)變隨著Li1Mo6S8向Li3Mo6S8的轉(zhuǎn)變而發(fā)生，表明Li1Mo6S8/Li3Mo6S8主導LiPS的吸附。

后鋰化的Mo6S8誘導兩種功能：

(1)LiPS和Li1Mo6S8/Li3Mo6S8之間的相互作用通過形成Li-S鍵合而得到增強，有利于抑制穿梭效應(yīng)并因此改善循環(huán)穩(wěn)定性。

(2)LixMo6S8中的嵌入反應(yīng)提供了快速的Li+傳輸通道，對S8實現(xiàn)高質(zhì)量容量至關(guān)重要。

圖3.LixMo6S8與LiPS相互作用的研究。
 

圖4.Chevrel相Mo6S8在HMSC中的作用。

要點5.電化學性能和能量密度的優(yōu)異性

最后，僅含約10wt％碳質(zhì)材料（CNT/石墨烯），85wt％的活性(S8+Mo6S8)，5wt％粘合劑的HMSC（類似典型LIB正極）表現(xiàn)出良好的倍率性能(達到6mAcm-2)，并具有穩(wěn)定的長期循環(huán)性。并且正極孔隙率大大降低，實現(xiàn)1.2μlmg-1的極低E/AM比。此外，基于混合正極和2倍過量Li金屬負極，研究人員成功組裝出的Ah級軟包電池能夠提供366Whkg-1和581Whl-1的高Eg和Ev，在綜合能量密度方面優(yōu)于一般Li-S電池和商業(yè)鋰離子電池。
 

圖5.Li|HMSC扣式電池的電化學性能表征。

圖6.Li|HMSC電池Eg和Ev。

小結(jié)

在充放電過程中具有快速Li+傳輸和幾乎零體積應(yīng)變的Mo6S8是固定軟硫物質(zhì)和實現(xiàn)高重量容量的理想骨架。Mo6S8和S8的材料組合類似于炸藥中底漆和TNT之間的關(guān)系，其中一種快速點燃而另一種具有高重量能量密度。這項工作在為開發(fā)兼具高質(zhì)量/體積能量密度的鋰硫電池提供了全新的新思路，為鋰硫電池商業(yè)化起到了重要推動作用！