引言

随着便携式电子设备的需求日益增加，电气车辆、智能电网等开始广泛采用具有轻巧、功率大、使用寿命长和可再生的充电电池。锂硫电池由于其较高的理论能量密度（≈2567 Wh kg－1），吸引了很多研究者。由于自然界中S具有含量高、价格低廉和环境友好型的特点，因此Li－S电池是目前最有前景的可充电电池之一。但是Li－S电池还有许多难题需要解决，例如：固硫技术仍需要研究，循环过程中的体积膨胀问题还没有完全解决，聚硫化物的溶解问题有待进一步探索。其中，多硫化物穿梭效应的抑制是阻碍锂硫发展的主要挑战电池。目前研究发现，多孔碳材料具有很好的固硫效果，提高硫的导电性，降低聚硫化物的溶解，提高锂硫电池中硫化物的穿梭效应，容量衰减量减少。其中，MXene材料的理想结构可以制备成多孔结构，提高其固硫效果。本文首次制备了褶皱状N－Ti3C2Tx／S复合材料制备锂硫电池。

成果简介

近日，中科院过程工程所王丹教授和悉尼大学王国秀（音译）教授（通讯作者）等人，报道了含氮的褶皱状MXene纳米片具有很强的物理性能和聚硫化物的化学共吸附作用。这种材料可以采用新的一步法合成，可以作为载硫主体应用到锂硫电池上。其杂质氮原子的引入能够使MXene纳米片上添加杂质原子，导致材料上孔结构增多，表面积增大，孔体积增大。掺氮MXene材料含有很强的物理性能和双重聚硫的作用，其高硫负载量达到了5.1 mg cm–2。在锂硫电池上，含氮的褶皱状MXene纳米片／硫复合材料含有很好的电池性能，例如：在0.2 C的电流密度下，可逆循环容量达到1144 mAhg－1；……