河南大學肖助兵教授， JMCA：基于MXene柔性高性能鋰硫電池最新研究進展
文 章 信 息
基于MXene柔性高性能鋰硫電池最新研究進展第一作者：徐夢瑤通訊作者：肖助兵*單位：河南大學
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，分別達到1675 mAh/g和2600 Wh/kg，但主要由于硫的絕緣特性和長鏈多硫化鋰的穿梭效應，導致其低硫利用率和循環壽命較差，限制了鋰硫電池的商業化。MXenes因其獨特的理化性質，使其近年來在電化學儲能中備受關注。然而，由于層間范德華力的相互作用，MXenes納米片之間有很嚴重的自堆疊傾向，這不僅會導致比表面積的大量損失，還會提高離子轉移和電解質滲透的難度。
文 章 簡 介
基于此，河南大學光伏材料省重點實驗室肖助兵教授課題組在《Journal of Materials Chemistry A》（影響因子12.732）上發表題為“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 納米片上原位生長出同源V2C/VO2納米帶的雙異質結構用于柔性高性能鋰硫電池。
圖1. （a）軟包電池在折疊狀態下可以點亮HENU形狀的LED燈；（b）不同折疊狀態的軟包電池在0.2C下的循環性能；不同折疊狀態的軟包電池（c）充放電曲線和（d）阻抗譜；（e）軟包電池的光學照片；（f）和（g）柔性軟包電池給電子手表供電的光學照片。
文 章 要 點
要點一：合成的Mxene基雙異質結構材料優勢結合光譜研究和理論計算結果，證明了這種雙異質結構具有好的電解質滲透性、無阻礙的三維Li+/e傳輸和豐富的電活性中心，是高負載鋰硫電池中理想的載硫材料。合成的VCOR-VCOS 雙異質柔性電極在8.6 mg cm−2的高硫負載下可以實現高達 9.3 mAh cm−2的面積容量，在經過70圈的循環之后仍然保留有5.4 mAh cm−2 的面積容量。
要點二：在柔性儲能器件的應用潛力柔性自支撐電極不使用粘結劑和有機溶劑，制備工藝易操作，而且其較好的機械柔韌性可以使得儲能器件在外力作用下不被破壞。Mxene材料具有豐富的孔隙結構和高導電性，是理想的柔性自支撐電極基底材料。在載硫量高達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到6.3 mAh cm-2 的初始面容量，以及在經過任意折疊之后仍具有5.2 mAh cm-2 的可逆面容量，使鋰硫電池走向應用又邁出堅實一步。
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 介
肖助兵，理學博士，教授，河南大學“特區支持計劃”第四層次特聘教授，光伏材料省重點實驗室高密度能量存儲器件課題組長。長期從事鋰/鉀-硫電池的正負極改性研究。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）等學術刊物上發表論文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 介
徐夢瑤，河南大學在讀碩士研究生.導師為肖助兵教授，研究方向為鉀離子電池以及堿金屬硫電池。入學以來以第一作者身份在Small，J. Mater. Chem. A 國際期刊上發表研究論文2篇。
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