近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究者構(gòu)建了高性能鎂鋰混合離子電池，具有優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，主要是因?yàn)樗龢O材料是用二硫化鉬（MoS2）和石墨烯交替疊加的范德華異質(zhì)結(jié)。
鎂鋰混合離子電池是以儲(chǔ)鋰材料為正極，鎂金屬為負(fù)極，鎂鋰雙鹽混合溶液為電解液的新型電池體系。該電池體系具備鎂基電池優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，解決了儲(chǔ)鎂材料動(dòng)力學(xué)遲緩的問題，因而表現(xiàn)出比鎂離子電池更高的容量、更好的倍率性能及更長的循環(huán)壽命。
不過，鎂鋰混合離子電池在發(fā)展中仍遇到以下幾個(gè)問題：一是目前大多數(shù)報(bào)道的正極材料僅能實(shí)現(xiàn)Li的嵌入和脫出；二是Mg在正極材料中的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)緩慢，在高倍率下容量幾乎為零，從而嚴(yán)重影響電池的電化學(xué)性能。因此，制備可實(shí)現(xiàn)Mg和Li共嵌的正極材料以及解決鎂在正極材料中擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)緩慢的問題，成為該電池實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵限制因素之一。
針對(duì)上面的問題，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究者利用靜電吸附自組裝的方法合成了MoS2和石墨烯交替疊加的范德華異質(zhì)結(jié)正極材料。與本征態(tài)MoS2相比，這種異質(zhì)結(jié)材料可以調(diào)控離子傳輸路徑從MoS2層間轉(zhuǎn)變?yōu)镸oS2和石墨烯層間，從而大幅度降低Li和Mg的擴(kuò)散能壘，在1000mA/g的大電流密度下仍然可以實(shí)現(xiàn)鎂鋰的雙嵌，并保持較高的可逆循環(huán)容量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
該研究成功已以“A MoS2 and Graphene Alternately Stacking van der Waals Heterostructure for Li+/Mg2+ Co-Intercalation”為題發(fā)表在國際頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials上。
