河南大學(xué)肖助兵教授， JMCA：基于MXene柔性高性能鋰硫電池最新研究進(jìn)展
文 章 信 息
基于MXene柔性高性能鋰硫電池最新研究進(jìn)展第一作者：徐夢(mèng)瑤通訊作者：肖助兵*單位：河南大學(xué)
研 究 背 景
利用硫作為正極材料的鋰硫電池，其材料理論比容量和電池理論比能量較高，分別達(dá)到1675 mAh/g和2600 Wh/kg，但主要由于硫的絕緣特性和長(zhǎng)鏈多硫化鋰的穿梭效應(yīng)，導(dǎo)致其低硫利用率和循環(huán)壽命較差，限制了鋰硫電池的商業(yè)化。MXenes因其獨(dú)特的理化性質(zhì)，使其近年來(lái)在電化學(xué)儲(chǔ)能中備受關(guān)注。然而，由于層間范德華力的相互作用，MXenes納米片之間有很?chē)?yán)重的自堆疊傾向，這不僅會(huì)導(dǎo)致比表面積的大量損失，還會(huì)提高離子轉(zhuǎn)移和電解質(zhì)滲透的難度。
文 章 簡(jiǎn) 介
基于此，河南大學(xué)光伏材料省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室肖助兵教授課題組在《Journal of Materials Chemistry A》（影響因子12.732）上發(fā)表題為“V2C/VO2 Nanoribbon Intertwined Nanosheet Congenetic Dual-Heterostructure for Highly Flexible and Robust Lithium-Sulfur Batteries”的研究論文。該論文提出了一種在V2C/VO2 納米片上原位生長(zhǎng)出同源V2C/VO2納米帶的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)用于柔性高性能鋰硫電池。
圖1. （a）軟包電池在折疊狀態(tài)下可以點(diǎn)亮HENU形狀的LED燈；（b）不同折疊狀態(tài)的軟包電池在0.2C下的循環(huán)性能；不同折疊狀態(tài)的軟包電池（c）充放電曲線(xiàn)和（d）阻抗譜；（e）軟包電池的光學(xué)照片；（f）和（g）柔性軟包電池給電子手表供電的光學(xué)照片。
文 章 要 點(diǎn)
要點(diǎn)一：合成的Mxene基雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料優(yōu)勢(shì)結(jié)合光譜研究和理論計(jì)算結(jié)果，證明了這種雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有好的電解質(zhì)滲透性、無(wú)阻礙的三維Li+/e傳輸和豐富的電活性中心，是高負(fù)載鋰硫電池中理想的載硫材料。合成的VCOR-VCOS 雙異質(zhì)柔性電極在8.6 mg cm−2的高硫負(fù)載下可以實(shí)現(xiàn)高達(dá) 9.3 mAh cm−2的面積容量，在經(jīng)過(guò)70圈的循環(huán)之后仍然保留有5.4 mAh cm−2 的面積容量。
要點(diǎn)二：在柔性?xún)?chǔ)能器件的應(yīng)用潛力柔性自支撐電極不使用粘結(jié)劑和有機(jī)溶劑，制備工藝易操作，而且其較好的機(jī)械柔韌性可以使得儲(chǔ)能器件在外力作用下不被破壞。Mxene材料具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和高導(dǎo)電性，是理想的柔性自支撐電極基底材料。在載硫量高達(dá)6.0 mg cm-2 和較低的電解液用量（4.5 μL mg-1）情況下，軟包鋰硫電池可以達(dá)到6.3 mAh cm-2 的初始面容量，以及在經(jīng)過(guò)任意折疊之后仍具有5.2 mAh cm-2 的可逆面容量，使鋰硫電池走向應(yīng)用又邁出堅(jiān)實(shí)一步。
文 章 鏈 接
V2C/VO2 Nanoribbon Intertwined Nanosheet Congenetic Dual-Heterostructure for Highly Flexible and Robust Lithium-Sulfur Batterieshttps://doi.org/10.1039/D1TA05693J
通 訊 作 者 簡(jiǎn) 介
肖助兵，理學(xué)博士，教授，河南大學(xué)“特區(qū)支持計(jì)劃”第四層次特聘教授，光伏材料省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高密度能量存儲(chǔ)器件課題組長(zhǎng)。長(zhǎng)期從事鋰/鉀-硫電池的正負(fù)極改性研究。到目前為止，以第一作者和通訊作者身份在Adv. Mater（1）、Adv. Energy Mater（2）、Adv. Funct. Mater（1）、ACS Nano（4）、Nano Energy（1）、Energy Storage Mater（2）、Journal of Chemistry A（3）等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文17篇，其中影響因子大于10論文14篇，高被引論文3篇，論文它引1200余次。
第 一 作 者 簡(jiǎn) 介
徐夢(mèng)瑤，河南大學(xué)在讀碩士研究生.導(dǎo)師為肖助兵教授，研究方向?yàn)殁涬x子電池以及堿金屬硫電池。入學(xué)以來(lái)以第一作者身份在Small，J. Mater. Chem. A 國(guó)際期刊上發(fā)表研究論文2篇。
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