锂硫电池的商业化在很大程度上受到多硫化物穿梭和缓慢动力学的限制。近日,清华大学周光敏、西北工业大学王天帅、贵州大学邵姣婧开发了由交替堆叠多孔二氧化硅纳米片(PSN)和Ti3C2Tx-MXene组成的2D纳米通道夹层。
本文要点:
1) 具有选择性阳离子传输特性的2D纳米通道有助于锂离子的快速传输,同时阻止多硫化物阴离子穿过隔膜的转移。羟基化的MXene使PSN表面O的p带中心更接近费米能级,从而对多硫化物产生强烈的吸收/催化作用,从而加快多硫化物的转化动力学。
2) 再加上PSN/MXene的离子/电子双传导功能,Li-S电池在0.1 C下具有1443 mAh g−1的高初始容量,在2 C下的800次循环中具有0.049%的低容量衰减率,并且具有出色的倍率性能。在5.2 mg cm-2的高硫负载下,这些电池的面积比容量高于商用锂离子电池。采用贫电解质(E/S=3.9µL mg−1)的软包电池在100 mA下的容量为2-Ah,具有高能量密度和出色的循环稳定性。
Zhi-Hong Luo et.al 2D Nanochannel Interlayer Realizing High-Performance Lithium–Sulfur Batteries Adv. Mater. 2025
DOI: 10.1002/adma.202417321
https://doi.org/10.1002/adma.202417321