成果简介
锂硫电池 (LSB) 在开发具有极高理论能量密度的下一代二次电池方面处于领先地位。然而，仍然需要解决绝缘性质和不良穿梭效应以提高电化学性能。本文，广东海洋大学Li Shufa等研究人员在《Nanoscale Adv》期刊发表名为“A freestanding nitrogen-doped MXene/graphene cathode for high-performance Li–S batteries”的论文，研究通过通过直接的无浆料法成功合成了一种独立的石墨烯支撑的N掺杂Ti3C2Tx MXene@S阴极。由于其独特的分层微观结构，高容量的MXene-C/S三元杂化物可以有效吸附多硫化物并加速其转化。，导电rGO的协同作用可以改善 N-MXene 纳米片的重新堆叠，使层状 N-Mxene 包覆的硫颗粒均匀分散。具有独立式Ti3C2Tx@S/石墨烯电极的组装Li-S电池在0.1C时提供 1342.6 mA hg -1的初始容量，之后每个循环仅经历 0.067% 的低容量衰减率。即使在5 mg cm -2的相对高负载量下，电池仍然可以产生 684.9 mA hg -1的高比容量在 0.2C 下，200次循环后容量保持率为89.3%。
图文导读
图1、(a) N-Ti3C2Tx MXene 纳米片的合成示意图；(b-d) Ti3C2Tx薄片、MF纳米球和Ti3C2Tx包裹的MF纳米球的相应SEM和TEM图像；(e) 独立式 N-MXene@S/G 复合材料的一步合成过程示意图。
图2、 (a, b) N-MXene@S/G 复合材料的 FESEM 图像。(c) HRTEM 图像和 EDS 光谱映射：N-MXene@S/G 复合材料的 Ti、S、C 和 N 元素分布；(d) N-MXene@S/G 复合材料的 HRTEM 图像；(e) N-MXene@S/G 复合材料中的夹层结构示意图。
图2、 (a, b) N-MXene@S/G 复合材料的 FESEM 图像。(c) HRTEM 图像和 EDS 光谱映射：N-MXene@S/G 复合材料的 Ti、S、C 和 N 元素分布；(d) N-MXene@S/G 复合材料的 HRTEM 图像；(e) N-MXene@S/G 复合材料中的夹层结构示意图。
图3、 Li-S电池的电化学性能
图4、 (a) NMSG 阴极在0.1mVs时的前三分之一 CV 曲线；(b) NMSG 在不同扫描速率下的 CV 曲线；(c) 具有 NMSG 的 Li-S 电池在 1C 下300次循环的长期循环性能；(d) NMSG电极和5.1mg cm -2硫负载的MSG电极在0.1C下循环100次的循环性能；(e) Li2S4在N-Ti3C2表面上的优化结构和吸附能。
小结
总之，通过一种简便的无浆料方法合成了新型的三维 N-MXene/石墨烯硫主体。综上所述，这些无粘合剂、独立式 MXene 基正极的简单制造在高性能 Li-S 电池中具有巨大的应用潜力。
文献：https://doi.org/10.1039/D2NA00072E
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