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成果简介

锂硫电池(LSB)在开发具有极高理论能量密度的下一代二次电池方面处于领先地位。然而，仍然需要解决绝缘性质和不良穿梭效应以提高电化学性能。本文，广东海洋大学LiShufa等研究人员在《NanoscaleAdv》期刊发表名为“Afreestandingnitrogen-dopedMXene/graphenecathodeforhigh-performanceLi–Sbatteries”的论文，研究通过通过直接的无浆料法成功合成了一种独立的石墨烯支撑的N掺杂Ti3C2TxMXene

S阴极。由于其独特的分层微观结构，高容量的MXene-C/S三元杂化物可以有效吸附多硫化物并加速其转化。，导电rGO的协同作用可以改善N-MXene纳米片的重新堆叠，使层状N-Mxene包覆的硫颗粒均匀分散。具有独立式Ti3C2Tx

S/石墨烯电极的组装Li-S电池在0.1C时提供.6mAhg-1的初始容量，之后每个循环仅经历0.%的低容量衰减率。即使在5mgcm-2的相对高负载量下，电池仍然可以产生.9mAhg-1的高比容量在0.2C下，次循环后容量保持率为89.3%。

图文导读

图1、(a)N-Ti3C2TxMXene纳米片的合成示意图；(b-d)Ti3C2Tx薄片、MF纳米球和Ti3C2Tx包裹的MF纳米球的相应SEM和TEM图像；(e)独立式N-MXene

S/G复合材料的一步合成过程示意图。

图2、(a,b)N-MXene

S/G复合材料的FESEM图像。(c)HRTEM图像和EDS光谱映射：N-MXene

S/G复合材料的Ti、S、C和N元素分布；(d)N-MXene

S/G复合材料的HRTEM图像；(e)N-MXene

S/G复合材料中的夹层结构示意图。

图2、(a,b)N-MXene

S/G复合材料的FESEM图像。(c)HRTEM图像和EDS光谱映射：N-MXene

S/G复合材料的Ti、S、C和N元素分布；(d)N-MXene

S/G复合材料的HRTEM图像；(e)N-MXene

S/G复合材料中的夹层结构示意图。

图3、Li-S电池的电化学性能

图4、(a)NMSG阴极在0.1mVs时的前三分之一CV曲线；(b)NMSG在不同扫描速率下的CV曲线；(c)具有NMSG的Li-S电池在1C下次循环的长期循环性能；(d)NMSG电极和5.1mgcm-2硫负载的MSG电极在0.1C下循环次的循环性能；(e)Li2S4在N-Ti3C2表面上的优化结构和吸附能。

小结

总之，通过一种简便的无浆料方法合成了新型的三维N-MXene/石墨烯硫主体。综上所述，这些无粘合剂、独立式MXene基正极的简单制造在高性能Li-S电池中具有巨大的应用潜力。

文献：

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