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大連化物所等在MXene基一體化電極應(yīng)用于鋰硫電池研究中獲進(jìn)展

　　近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)洝⑾冗M(jìn)二次電池研究組研究員陳劍及中科院金屬研究所研究員王曉輝合作，創(chuàng)新構(gòu)筑了全MXene基一體化硫正極，并證明其具有優(yōu)異的鋰硫電池性能。

 

　　MXene是一類新型二維金屬碳（氮）化物納米片，常見的Ti3C2 MXene具有手風(fēng)琴狀多層結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸較大、孔體積和比表面積有限，作為硫負(fù)載基體時(shí)，較難實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的電化學(xué)性能。近期，該研究團(tuán)隊(duì)在前期MXene工作（Nano Energy，ACS Nano）研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用MXene衍生的堿化納米帶（a-Ti3C2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為硫負(fù)載基體，剝離的MXene納米片（d-Ti3C2）作為限制多硫化物穿梭效應(yīng)的中間層，構(gòu)筑了全MXene基一體化硫正極，避免了金屬集流體的使用。a-Ti3C2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有相互連通大孔結(jié)構(gòu)以及高比表面積，可實(shí)現(xiàn)高硫載量和快的離子傳輸。d-Ti3C2納米片中間層可通過物理阻擋或化學(xué)吸附作用有效阻止多硫化物穿梭效應(yīng)的發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的鋰硫電池性能。該研究率先提出將不同MXene納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能集成的策略，有望在其它類型電池和超級(jí)電容器中得到廣泛應(yīng)用。

 

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Nano上。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、大連化物所與青島能源所融合基金、國家青年千人計(jì)劃、中國博士后基金等的資助。