MXene-碳黑/硫复合材料在锂硫电池一体式电极的研究

作者：范业鹏; 罗业强; 沈培康^*

来源：电化学(中英文), 2021, 27(04): 377-387.

DOI：10.13208/j.electrochem.201231

• 锂硫电池
• 一体式电极
• 穿梭效应
• Ti3C2Tx MXene

锂硫电池的实际能量密度不高和多硫化物(Li PSs)的穿梭效应等问题严重影响了该电池的实际应用。本文通过将二维的Ti3C2TxMxene纳米片与碳黑/硫(CB/S)材料进行混合,制备了Ti3C2Tx-CB/S正极材料并将其涂覆在商业隔膜(PP)上,最终获得了Ti3C2Tx-CB/S-PP一体式电极并用于锂硫电池。利用Ti3C2Tx纳米片对CB/S进行修饰,不仅能提高活性物质硫的导电性,还能对扩散的Li PSs进行物理阻挡和化学吸附。而一体式电极的设计有利于提高电池的能量密度。恒流充放电测试结果表明,Ti3C2Tx-CB/S-PP电极在0.1 C电流下的初始放电容量为1028.8m Ah·g-1,高于不含Ti3C2Tx的CB/S-PP电极的896.8 m Ah·g-1。Ti3C2Tx-CB/S-PP电极还展示出了比基于传统铝箔集流体的Ti3C2Tx-CB/S-Al电极更好的循环稳定性,前者在0.5 C下400圈长循环测试中的每圈衰减率为0.072%,而后者则为更高的0.10%。本文利用Ti3C2Tx-CB/S构建一体式电极的策略为实现高性能和高能量密度的锂硫电池提供了新的研究方向。

• 单位
  广西大学; 化学化工学院