与传统锂离子电池相比，锂-硫（Li−S）电池具有无可比拟的理论容量和能量密度，但由于“穿梭效应”不尽如人意以及锂离子传输动力学低导致转换动力学缓慢，因此阻碍了它们的快速发展。容量衰减。

近日，华东理工大学Yongzheng Zhang，Yanli Wang，Liang Zhan中科院苏州纳米所Jian Wang通过在 MXene 纳米片（表示为 OMC-g-MXene）上均匀接枝介孔碳制备催化二维异质结构复合材料，作为 Li-S 电池的界面动力学加速器。

文章要点

1）在这种设计中，异质结构中接枝的介孔碳不仅可以防止 MXene 纳米片的堆叠，具有增强的机械性能，还可以提供促进离子扩散的促进泵。同时，暴露的富含缺陷的 OMC-g-MXene 异质结构通过 OMC-g-MXene 和多硫化物之间的化学相互作用抑制多硫化物穿梭，从而同时提高电化学转化动力学和效率，正如原位/非原位表征所充分研究的那样。

2）因此，带有 OMC-g-MXene 离子泵的电池实现了高循环容量（200 次循环后在 0.2 C 时为 966 mAh g^-1）、优异的倍率性能（在 5 C 时为 537 mAh g^-1）和超低衰减在 1 C 下 800 次循环后，每个循环的速率为 0.047%。即使在贫电解质下使用 7.08 mg cm^-2 的高硫负载，也可以获得 4.5 mAh cm^-2 的超高面积容量，展示了未来的实际应用。

参考文献

Xiang Li, et al, Ordered Mesoporous Carbon Grafted MXene Catalytic Heterostructure as Li-Ion Kinetic Pump toward High-Efficient Sulfur/Sulfide Conversions for Li−S Battery, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.2c11663

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c11663