近日，为了解决锂硫电池中的穿梭效应和锂枝晶形成等挑战，北京化工大学Qizhen Zhu，Bin Xu设计了一种TiVNbMoC₃高熵MXene(HEMXene)，其M层中均匀分布着四种尺寸相容的过渡金属元素，作为硫主体和隔膜改性层。

文章要点

1）通过理论分析和实验研究，揭示了HE-MXene中多活性中心的协同工程，它与多硫化锂具有很高的配置兼容性，并优化了d带中心。此外，HE-MXene在有序的多步硫氧化还原反应中发挥了Ti、V、Nb和Mo位点原子主导的接力催化作用，为实现多硫化物的捕获-催化-转化级联并持续减轻Li-S化学中的穿梭效应提供了新的机会。此外，隔膜上的HE-MXene促进了均匀的电场分布和弹性晶格结构，促进了锂在锂负极上的均匀成核和沉积。

2）利用这些独特的特性，采用HE-MXene的Li-S电池在100次循环后，在0.2 C下表现出4.92 mAh cm^-2的高面积容量。这项研究不仅介绍了HE-MXene作为无梭硫阴极和无枝晶锂阳极的解决方案，还为在原子水平上合理设计先进的电催化剂提供了宝贵的见解。

参考文献

Mengyao Xu, et al, Atom-Dominated Relay Catalysis of High-Entropy MXene Promotes Cascade Polysulfide Conversion for Lithium-Sulfur Batteries, Energy Environ. Sci., 2024

DOI: 10.1039/D4EE03402C