锂硫电池（LSBs）因其高理论比容量（1675 mAh g-1）、硫资源丰富及环境友好性，在下一代二次电池技术中占据关键地位。然而，实际可逆容量低、硫物种（尤其是关键中间体固态Li₂S₂）的不完全转化严重阻碍了LSBs的商业化进程。当前，大量研究致力于通过引入导电碳材料、极性非金属杂原子和过渡金属单原子等电催化剂来抑制穿梭效应或降低Li₂S的成核/分解势垒，一定程度上改善了LSBs性能，但LSBs循环过程中持续的容量衰减仍是制约其发展的关键瓶颈。更重要的是，电极-电解质界面和硫转化动力学存在尚未完全阐明的调控机制。
近日，宁波工程学院新能源学院刘敏博士与湘潭大学陈曼芳、王先友、粟劲苍等教授合作，通过量子点催化剂调控离子-偶极/偶极-偶极相互作用实现宽温域稳定锂硫电池。该研究提出了一种协同调控离子/偶极-偶极相互作用的策略，通过调整溶剂化鞘层构型并激活Li₂S₂的电化学反应活性以加速动力学。基于量子点（QDs）在硫电催化剂中的独特优势（如原子级尺寸和高活性边缘催化位点），研究人员通过高温氮化工艺策略性地合成了二维氮掺杂碳基底负载的氮化钼量子点（MoNQDs/NC）。结合密度泛函理论DFT计算、COMSOL Multiphysics模拟以及先进的原位/非原位表征技术，该研究证实了MoNQDs/NC可调控电极-电解质界面的Li(solvents)x+结构。同时，MoNQDs中周期性的Mo–N原子排列产生局域偶极场，通过增强的偶极-偶极相互作用对Li2S2分子施加定向拉伸应变，从而破坏其分子构型并降低Li─S/S─S键断裂的能垒，显著提升硫氧化还原的可逆性。
该研究成果以“Modulating Ion-Dipole and Dipole–Dipole Interactions for Stable Wide-Temperature-Range Lithium–Sulfur Batteries Enabled by Quantum-Dot Catalysts”为题发表在化学领域顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.上，宁波工程学院刘敏与湘潭大学陈曼芳、粟劲苍和德国卡尔斯鲁厄理工学院王健为论文共同通讯作者，何永乾为论文第一作者，宁波工程学院新能源学院为论文共同通讯单位。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202512168
