NanoEnergy:多孔氮掺杂MXene用于锂硫电池

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【研究背景】

对可持续能源供应的日益增长的需求刺激了先进储能系统的不断发展。由于锂硫电池具有2600 Wh kg-1的高能量密度、1672 mAh g-1的理论容量以及地球上丰富的硫元素，它已经成为锂离子电池的一个很有前途的替代品。然而，锂电池的商业化仍然受到臭名昭著的“穿梭效应”和反应动力学滞后的困扰，这是由复杂的多硫化物(LiPSs)的液-固相转化为硫化锂和多电子转化过程引起的。这些缺点导致了硫的不可逆损失和电化学环境的实质性破坏，导致了倍率性能的下降和容量的快速衰退。

【成果简介】

最近，清华大学张强教授，苏州大学能源学院孙靖宇教授在国际顶级学术期刊Nano Energy上发表题目为： Rational design of porous nitrogen-doped Ti₃C₂ MXene as a multifunctional electrocatalyst for Li–S chemistry 的研究论文。本文对多孔氮掺杂MXene在锂硫电池体系中的多功能催化作用进行了详尽的探究。

【图文导读】

图一.P-NTC的合成与表征。

图二.P-NTC对多硫化物捕获能力的实验研究。

图三.硫氧化还原动力学分析。

图四.P-NTC电催化剂在Li-S电池中的作用。

图五.电化学性能测试。

图六. 高S负载负极及柔性软包电池电化学性能。

【本文总结】

综上所述，本文采用一种可行的牺牲模板策略作为锂电池的有效基质材料，实现了多孔n掺杂Ti₃C₂ MXene的合理设计。P-NTC具有丰富的氮掺杂、良好的导电性和多孔结构，不仅可以作为穿梭效应的抑制剂，而且还可以作为多功能的电催化剂，促进硫化锂的析出和分解。

文献链接：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104555

信息来源： MXene Frontier