高性能−鋰硫電池的3D網樣GO-d-Ti3C2TxMXene氣凝膠具有催化/吸附雙重效應
一、文章概述
高理論比容量和豐富的資源使硫成為鋰−金屬電池的理想陰極材料。然而，多硫化鋰(LiPSs)的穿梭效應和緩慢的還原反應動力學嚴重影響了電池的性能。在此，我們報道了一種新型−-Ti3C2TxMXene氣凝膠，具有三維網狀結構，作為鋰−硫電池(LiSBs)的硫主陰極材料，有利于LiPSs的吸附/催化轉化。溶解的LiPSs可以通過化學吸附快速捕獲，然后在d-Ti3C2TxMXene表面被低配位態Ti催化成不溶的Li2S。吸附和催化的結合極大地提高了lisb的容量和循環性能。在硫質量載荷為1.5mmcm−2時，使用硫@GM0.4復合電極的電池獲得了優異的循環性能。
二、圖文導讀
圖1.(a)GMr的合成的示意圖；(b)SEM，(c，d)TEM，(e)(f)Ti、(g)C和(h)O和(i−k)HRTEM圖像的HAADF-STEM和EELS元素映射圖像。
圖2.(a)d-Ti3C2TxMXene、TMene、(b)1.5、(c)GM1、(d)GM0.67、(e)GM0.5和(f)GM0.4的XPS分析圖。
圖3.GMr對LiPSs轉化的催化和吸附性能圖。
三、全文總結
綜上所述，合成了一系列d-Ti3C2TxMXene/X二氧化鈦不同比例的陰極材料的三維網狀氣凝膠。由三維網狀結構提供的多孔結構的分層分布可以有效地促進鋰離子的擴散，從而降低濃度的極化。重要的是，具有較低配位態鈦的宿主材料可以增強硫的電化學氧化還原反應。在還原氧化石墨烯上攜帶的二氧化鈦納米顆粒增加了非極性表面的極性位點。成功地在GM0.4中構建了一個能夠有效吸收LiPSs并顯著催化其與Li2S對話的多功能界面。LiPSs的催化轉化和吸附之間的協同作用可以有效地解決LiPSs的穿梭效應和緩慢的還原動力學，從而提高LiSBs的性能。這項工作為設計對高性能LiSBs具有催化/吸附雙效應的先進導電主機提供了新的見解。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsami.1c17881
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