锂硫电池具有较高的理论能量密度，有望成为下一代能源存储的候选产品。然而，S绝缘和聚硫锂中间体的穿梭效应极大地阻碍了其实际应用。本文设计了一种三维多孔氧化石墨烯(GO)/MXene (Ti₃C₂T_x) (GM)气凝胶，并将其应用于锂硫电池。该策略将二维(2D) GO片和高导电性MXene纳米片集成在一起，形成三维多孔气凝胶结构，形成三维导电网络和大极性表面，可同时实现快速的锂离子/电子传递、强化学锚定硫以及促进多硫化物之间的氧化还原反应。因此，阴极显示出良好的硫利用率和循环稳定性。制备的GM电极电池已在0.1C下进行了近9个月的测试，提供了1255.62 mAhg^-1的高初始容量，450次循环后保持615.7 mAhg^-1。
 
图1. 氧化石墨烯/MXene (Ti₃C₂T_x)气凝胶的合成及其电极示意图。
 
图2. a、b GM气凝胶低倍和高倍SEM图像;c、d GM/S气凝胶低倍和高倍SEM图像;GM/S气凝胶中e C、f S、g Ti和h O元素分布的能谱图。
 
图3. 不同放大倍率GM的a-d TEM和HRTEM图像;E-h对应的元素映射图像a;i GO, MXene和GM气凝胶的XRD图谱，j FTIR光谱，k拉曼光谱。
 
图4. 电池相关性能测试1。
  图5. 电池相关性能测试2。
 
图6 GO、MXene和GM与Li₂S₄的可视化吸附试验;b GM复合材料和LiPS-GM复合材料的拉曼光谱;GM复合材料的XPS分析及其在d Ti 2p和e O 1s核心层的高分辨率光谱XPS分析LiPS-GM复合材料及其在g Ti 2p和h O 1s、的高分辨率光谱。
 
图7循环前后的TEM和XPS分析。
 
       相关科研成果由昆明理工大学冶金与能源工程学院Ying-Jie Zhang等人于2023年发表在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。

转自《石墨烯研究》公众号