随着全球对可持续能源需求的日益增长，市场对具有高能量密度和长循环寿命的锂离子电池的需求也在不断攀升。锂离子电池不仅需要展现出卓越的电化学性能，还需要考虑其长期应用和环境安全性的平衡。近年来，过渡金属二硫化物（如MoS₂）和金属氧化物（如In₂O₃）作为新型纳米材料，因其较高的比容量而备受关注。然而，这些材料的结构稳定性和潜在生物毒性风险等问题亟待解决。在此背景下，本研究聚焦开发兼具高性能与低毒性的负极材料，为锂离子电池的可持续发展提供创新路径。

同济大学环境科学与工程学院林思劼教授联合材料科学与工程学院罗巍教授报道了一种构建具有高锂储存和低生物毒性负极材料（In@HCF/MoS₂）的创新策略。该策略利用同轴静电纺丝技术将In₂O₃纳米点复合在中空纤维壳层中，并通过溶剂热方式在纤维上原位合成MoS₂纳米片。所制备的复合中空纤维不仅能有效控制充放电过程中MoS₂的体积膨胀，还增加了锂离子的吸附位点，从而提升了锂离子的扩散速率。通过密度泛函理论（DFT）计算进一步证实，MoS₂、In₂O₃和空心结构界面的存在显著降低了锂离子迁移的能量势垒。此外，与粉末状MoS₂相比，复合纤维In@HCF/MoS₂对胚胎与仔鱼的毒性效应显著降低，这一结果验证了该材料在生物安全性方面的优势。

图 1 同轴静电纺丝制备负极材料In@HCF/MoS₂。

使用密度泛函理论对In@HCF/MoS₂与In@HCF进行结构分析以及锂离子的吸附位点的模拟。并结合吸附能确定最佳吸附路径位于中空纤维内部。说明了设计的中空复合纤维不仅能调控片层材料的体积膨胀，而且具有一定的储锂能力。

对复合纤维In@HCF/MoS₂和MoS₂粉末进行环境模式生物斑马鱼胚胎和幼鱼的暴露实验。发现与通过纤维固定的MoS₂相比，MoS₂粉末容易造成幼鱼尾部畸形和卵黄囊水肿。纤维的大型网状结构固定了MoS₂，减弱了与绒毛膜的直接相互作用。因此，In@HCF/MoS₂降低了MoS₂的潜在毒性，最大限度地减少了潜在的环境暴露风险。

综上所述，通过在中空纤维表层原位合成，成功避免了MoS₂在长时间循环过程中的损伤。实验表征和理论计算的结果均显示，In@HCF/MoS₂作为负极材料，不仅具有卓越的电化学稳定性和速率性能，其在生物安全性方面也有显著提升。通过将Safer-by-Design的设计策略融入柔性储能材料的设计中，本研究为能源材料的环境友好设计提供了一种具有广阔应用前景的方法。

该工作受到国家自然科学基金、上海市基础研究特区和中央高校基础研究基金等项目资助。

Wang Y, Qiao R, Zheng X, et al. Constructing high-biosecurity MoS₂-based anodes for rapid and efficient lithium storage. Nano Research, 2025, 18(2): 94907186. https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907186.