石墨烯、氮化硼、层状金属氧化物/氢氧化物、MXenes和过渡金属硫化物等二维纳米材料由于独特的二维形貌而具有优异的物理和化学性质，因而在锂离子电池领域得到了广泛的研究和应用。然而，这些片状纳米材料面临的主要挑战在于严重的再堆积趋势，这会导致锂离子在曲折通道中的传输缓慢，使得容量降低、倍率性能变差。此外，大多数二维纳米材料的导电性较差，且在锂离子嵌入/脱出过程中存在体积效应，这是导致循环稳定性差的关键因素。

合理的结构设计是解决上述问题的重要策略之一。课题组的张隆等人引入基于MoS₂/graphene/carbon复合材料的具有扩大层间距的垂直通道结构，很好地解决了此问题。垂直通道具有三维开放结构、较大的比表面积、以及缩短的离子/电子传输路径。而且，定向的离子输运不受电极厚度的限制，在实际应用中极具优势。然而，垂直通道只是消除了曲折的锂离子传输路径障碍，在材料本体中进行的锂离子嵌入/脱出的缓慢动力学仍然没有得到改善，这也是影响倍率性能的重要因素之一。调整二维材料的层间距可以改善锂离子嵌入/脱出过程，层间距的增大可以降低离子嵌入和扩散的障碍，加快离子迁移速率，还可以大为减少体积效应。同时进行垂直定向和层间距调整可以有效提高电极的电化学性能。因此MoS₂/graphene/carbon复合电极展现出极高的比容量（1051.2 mA h g^-1），超高的倍率性能（5 A g^-1时仍保留712.1 mA h g^-1），以及稳定的循环寿命（1000次循环，每圈损失率仅为0.02%）。

我们相信这一策略可以为解决锂离子输运缓慢问题提供新的思路，并且有潜力在将来应用于其他二维材料在锂离子电池中的实际应用。

详见原文：Long Zhang, Yunmei Pan, Yufei Chen, Mengxiong Li, Peiying Liu, Cancan Wang, Peng Wang, and Hongbin Lu. Designing Vertical Channels with Expanded Interlayer for Li-ion Batteries. Chem. Commun., 2019, 55, 4258-4261.