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爆刊《Nature》！！基于 S 装饰的 Ti3C2TX 阴极的柔性水性 Zn-S 电池
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详细介绍
01 ╱ 文章概览 ╱
柔性水性锌离子电池可以安全、低成本地储存能量，这有利于可穿戴电子产品；然而，目前使用的阴极限制了这些装置的比容量和能量密度较低。在此，开发了一种柔性锌硫（Zn-S）电池，由硫修饰的Ti3C2TX（S@Ti3C2Tx）作为阴极和锌金属阳极以及添加碘的两亲性凝胶电解质（AGE）构成。
得益于S@Ti3C2Tx正极的限域协同作用，Zn-S电池在300mA g−1时表现出772.7 mAh g−1的高存储容量，高于传统的S装饰碳正极（491.7 mAh g−1） 1）。更特别的是，该柔性器件具有良好的循环稳定性（82.7%）和出色的机械稳定性，90°弯曲（500次循环）后容量保持率为91%。
为了演示实际应用，柔性锌硫电池被串联集成，为电子设备（例如数字时钟、发光二极管和机器人）供电。它表现出卓越的灵活性，可以承受不同的变形，并保持稳定的电力供应来运行可穿戴电子设备。这些发现为灵活的储能技术提供了一个新的起点，并展示了锌硫电池在实际应用中的巨大潜力。
02 ╱ 图文参考 ╱
03 ╱ 总结 ╱
S@Ti3C2TX的合成及形貌研究
为了开发高效的阴极电极，在表面活性剂存在下，通过强机械共混对剥离的Ti3C2TX进行液体剪切原位硫修饰，制备了S@Ti3C2TX。 实验部分给出了更多细节。 该方法避免了通常用于将 S 与主体材料混合的耗能高温方法。 之后，使用碳布作为导电基底来制作柔性S@Ti3C2TX阴极。 最后，通过采用S@Ti3C2TX作为阴极、Zn箔作为阳极、AGE作为电解质开发了一种柔性水系Zn-S电池，该电池在为各种电子设备供电方面显示出重要的应用。
在这里，所提出的高导电 Ti3C2TX 作为阴极复合材料提供了限制协同作用，以激活绝缘的硫和碘，以实现更快、更容易的氧化还原反应，并减轻锌离子扩散的导电通道。 另一方面，AGE 基质的环氧乙烷和环氧丙烷基团可以使碘良好溶解，并限制碘化物的扩散。
在研究 S@Ti3C2Tx 正极在柔性 Zn-S 电池中的作用及其在电力电子设备中的实际应用之前，首先了解 S@Ti3C2Tx 复合材料和 AGE 的结构、形态和电化学特性至关重要。 在这里，通过热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、扫描透射电子显微镜（STEM）、能量色散X射线光谱（EDS）系统地表征了S@Ti3C2TX复合材料 、透射电子显微镜（TEM）和高分辨率扫描透射电子显微镜（HR-STEM）来验证连续的组合物制备。
* 图文资料来源于 www.nature.com
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