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大連化物所等在MXene基一體化電極應用于鋰硫電池研究中獲進展

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠帥、先進二次電池研究組研究員陳劍及中科院金屬研究所研究員王曉輝合作，創新構筑了全MXene基一體化硫正極，并證明其具有優異的鋰硫電池性能。

 

　　MXene是一類新型二維金屬碳（氮）化物納米片，常見的Ti3C2 MXene具有手風琴狀多層結構，顆粒尺寸較大、孔體積和比表面積有限，作為硫負載基體時，較難實現優異的電化學性能。近期，該研究團隊在前期MXene工作（Nano Energy，ACS Nano）研究基礎上，進一步利用MXene衍生的堿化納米帶（a-Ti3C2）網絡結構作為硫負載基體，剝離的MXene納米片（d-Ti3C2）作為限制多硫化物穿梭效應的中間層，構筑了全MXene基一體化硫正極，避免了金屬集流體的使用。a-Ti3C2網絡結構具有相互連通大孔結構以及高比表面積，可實現高硫載量和快的離子傳輸。d-Ti3C2納米片中間層可通過物理阻擋或化學吸附作用有效阻止多硫化物穿梭效應的發生，從而實現優異的鋰硫電池性能。該研究率先提出將不同MXene納米結構進行功能集成的策略，有望在其它類型電池和超級電容器中得到廣泛應用。

 

　　相關研究成果發表在ACS Nano上。該研究得到了國家重點研發計劃、大連化物所與青島能源所融合基金、國家青年千人計劃、中國博士后基金等的資助。