鋰硫電池具有較高的理論能量密度，有望成為下一代能源存儲(chǔ)的候選產(chǎn)品。然而，S絕緣和聚硫鋰中間體的穿梭效應(yīng)極大地阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)了一種三維多孔氧化石墨烯(GO)/MXene (Ti
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x) (GM)氣凝膠，并將其應(yīng)用于鋰硫電池。該策略將二維(2D) GO片和高導(dǎo)電性MXene納米片集成在一起，形成三維多孔氣凝膠結(jié)構(gòu)，形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和大極性表面，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速的鋰離子/電子傳遞、強(qiáng)化學(xué)錨定硫以及促進(jìn)多硫化物之間的氧化還原反應(yīng)。因此，陰極顯示出良好的硫利用率和循環(huán)穩(wěn)定性。制備的GM電極電池已在0.1C下進(jìn)行了近9個(gè)月的測(cè)試，提供了1255.62 mAhg
-1的高初始容量，450次循環(huán)后保持615.7 mAhg
-1。
圖1. 氧化石墨烯/MXene (Ti
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x)氣凝膠的合成及其電極示意圖。
圖2. a、b GM氣凝膠低倍和高倍SEM圖像;c、d GM/S氣凝膠低倍和高倍SEM圖像;GM/S氣凝膠中e C、f S、g Ti和h O元素分布的能譜圖。
圖3. 不同放大倍率GM的a-d TEM和HRTEM圖像;E-h對(duì)應(yīng)的元素映射圖像a;i GO, MXene和GM氣凝膠的XRD圖譜，j FTIR光譜，k拉曼光譜。
圖4. 電池相關(guān)性能測(cè)試1。
圖5. 電池相關(guān)性能測(cè)試2。
圖6 GO、MXene和GM與Li
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4的可視化吸附試驗(yàn);b GM復(fù)合材料和LiPS-GM復(fù)合材料的拉曼光譜;GM復(fù)合材料的XPS分析及其在d Ti 2p和e O 1s核心層的高分辨率光譜XPS分析LiPS-GM復(fù)合材料及其在g Ti 2p和h O 1s、的高分辨率光譜。
圖7循環(huán)前后的TEM和XPS分析。
相關(guān)科研成果由昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院Ying-Jie Zhang等人于2023年發(fā)表在RARE METALS（https://doi.org/10.1007/s12598-023-02272-6）上。原文：Multifunctional sulfur-immobilizing GO/MXene aerogels for highly-stable and long-cycle-life lithium–sulfur batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
