中国科学院福建物质结构研究所王瑞虎

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花状多孔Ti3C2Tx基电极同步提升锂硫电池面积和体积容量

中科院福建物构所王瑞虎研究员、温州大学杨植教授等报道了未加入任何碳导电添加剂的花状多孔Ti3C2Tx(FLPT)基正极系统，并在ACS Nano上发表了题为“Synchronous Gains of Areal and Volumetric Capacities in Lithium-Sulfur Batteries Promised by Flower-like Porous Ti3C2Tx Matrix”的研究论文。所得FLPT-S电极具有10.04 mAh·cm-2的高面积容量和2009 mAh·cm-3的超高体积容量。此外，非原位电子顺磁共振和紫外-可见光谱证明，FLPT能够在循环过程中实现S62-阴离子与S3·-自由基之间的快速动态平衡，从而促进硫物种的氧化还原反应。该研究为不含导电碳添加剂的MXene基高能量密度Li-S电池的设计提供了灵感。该方法有望扩展到其他高性能电极材料，如锂离子电池和超级电容器，从而为各种高性能储能系统的发展带来巨大希望。

作者研究了MXene基FLPT-S正极材料，其不包含任何碳添加剂，可同时提高锂硫电池的面积和体积容量。该优越的性能主要归功于微米级FLPT二次组装体的巧妙设计。FLTP通过原始Ti3C2Tx纳米片节省空间的排列，其与传统的碳基正极材料相比，硫紧密地粘附在纳米片的表面上，使得FLPT-S具有较高的振实密度。此外，作者提出了S62-阴离子和S3·-自由基在循环过程中的动态平衡，以深入了解硫物种固-液-固转化的机理。

文献链接：Synchronous Gains of Areal and Volumetric Capacities in Lithium-Sulfur Batteries Promised by Flower-like Porous Ti3C2Tx Matrix(ACS Nano, 2019, DOI: 10.1021/acsnano.8b09296)