鋰硫電池具有較高的理論能量密度，有望成為下一代能源存儲的候選產品。然而，S絕緣和聚硫鋰中間體的穿梭效應極大地阻礙了其實際應用。本文設計了一種三維多孔氧化石墨烯(GO)/MXene (Ti
3C
2T
x) (GM)氣凝膠，并將其應用于鋰硫電池。該策略將二維(2D) GO片和高導電性MXene納米片集成在一起，形成三維多孔氣凝膠結構，形成三維導電網絡和大極性表面，可同時實現快速的鋰離子/電子傳遞、強化學錨定硫以及促進多硫化物之間的氧化還原反應。因此，陰極顯示出良好的硫利用率和循環穩定性。制備的GM電極電池已在0.1C下進行了近9個月的測試，提供了1255.62 mAhg
-1的高初始容量，450次循環后保持615.7 mAhg
-1。
圖1. 氧化石墨烯/MXene (Ti
3C
2T
x)氣凝膠的合成及其電極示意圖。
圖2. a、b GM氣凝膠低倍和高倍SEM圖像;c、d GM/S氣凝膠低倍和高倍SEM圖像;GM/S氣凝膠中e C、f S、g Ti和h O元素分布的能譜圖。
圖3. 不同放大倍率GM的a-d TEM和HRTEM圖像;E-h對應的元素映射圖像a;i GO, MXene和GM氣凝膠的XRD圖譜，j FTIR光譜，k拉曼光譜。
圖4. 電池相關性能測試1。
圖5. 電池相關性能測試2。
圖6 GO、MXene和GM與Li
2S
4的可視化吸附試驗;b GM復合材料和LiPS-GM復合材料的拉曼光譜;GM復合材料的XPS分析及其在d Ti 2p和e O 1s核心層的高分辨率光譜XPS分析LiPS-GM復合材料及其在g Ti 2p和h O 1s、的高分辨率光譜。
圖7循環前后的TEM和XPS分析。
相關科研成果由昆明理工大學冶金與能源工程學院Ying-Jie Zhang等人于2023年發表在RARE METALS（https://doi.org/10.1007/s12598-023-02272-6）上。原文：Multifunctional sulfur-immobilizing GO/MXene aerogels for highly-stable and long-cycle-life lithium–sulfur batteries。
轉自《石墨烯研究》公眾號
