ACS Nano：锚定在石墨烯气凝胶上的TinO2n−1/MXene分级双功能催化剂助力柔性高能Li–S电池

开发具有高能量密度、柔性和安全性的锂-硫（Li-S）电池对于新兴的植入式设备、生物监测和可卷式显示器非常有吸引力。然而，现有的硫正极、易燃液体电解质和极易反应的锂负极的不良循环稳定性和柔韧性引起了严重的电池性能下降和安全问题。

近日，北京航空航天大学Shichao Zhang，Yalan Xing，清华深圳国际研究生院Guangmin Zhou提出了一种锚定在还原氧化石墨烯-纤维素纳米纤维(GN)主体上的金属1T-MoS₂和富氧空位Ti_nO_2n−1/MXene分级双功能催化剂（Mo-Ti/Mx）来解决上述挑战。

文章要点

1）通过应用定向冷冻过程，实现了由具有长程排列的波浪形多拱形态组成的柔性GN支架的分级结构。1T-MoS₂和Ti_nO_2n−1/MXene的协同作用有利于抑制多硫化锂的穿梭行为，加快硫物种的氧化还原动力学，促进多硫化锂电催化还原为Li₂S。因此，在高硫质量负载（8.4 mg_S cm^-2）和贫电解质（7.6 μL mg_S^-1）操作下，电极表现出改善的电化学性能。

2）此外，研究人员还探索了用这种柔性电极、凝胶聚合物电解质和坚固的锂负极生产软包电池的可行性，这种电池表现出可逆的能量储存和输出、广泛的温度适应性和对剧烈撞击的良好安全性，进而突出了其实际应用的巨大潜力。

参考文献

Jun Xia, et al, Ti_nO_2n−1/MXene Hierarchical Bifunctional Catalyst Anchored on Graphene Aerogel toward Flexible and High-Energy Li−S Batteries, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c08246

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c08246