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基于MXene柔性高性能锂硫电池最新研究进展第一作者：徐梦瑶通讯作者：肖助兵*单位：河南大学
利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675 mAh/g和2600 Wh/kg，但主要由于硫的绝缘特性和长链多硫化锂的穿梭效应，导致其低硫利用率和循环寿命较差，限制了锂硫电池的商业化。MXenes因其独特的理化性质，使其近年来在电化学储能中备受关注。然而，由于层间范德华力的相互作用，MXenes纳米片之间有很严重的自堆叠倾向，这不仅会导致比表面积的大量损失，还会提高离子转移和电解质渗透的难度。
基于此，河南大学光伏材料省重点实验室肖助兵教授课题组在《Journal of Materials Chemistry A》（影响因子12.732）上发表题为“V2C/VO2 Nanoribbon Intertwined Nanosheet Congenetic Dual-Heterostructure for Highly Flexible and Robust Lithium-Sulfur Batteries”的研究论文。该论文提出了一种在V2C/VO2 纳米片上原位生长出同源V2C/VO2纳米带的双异质结构用于柔性高性能锂硫电池。
图1. （a）软包电池在折叠状态下可以点亮HENU形状的LED灯；（b）不同折叠状态的软包电池在0.2C下的循环性能；不同折叠状态的软包电池（c）充放电曲线和（d）阻抗谱；（e）软包电池的光学照片；（f）和（g）柔性软包电池给电子手表供电的光学照片。
要点一：合成的Mxene基双异质结构材料优势结合光谱研究和理论计算结果，证明了这种双异质结构具有好的电解质渗透性、无阻碍的三维Li+/e传输和丰富的电活性中心，是高负载锂硫电池中理想的载硫材料。合成的VCOR-VCOS 双异质柔性电极在8.6 mg cm−2的高硫负载下可以实现高达 9.3 mAh cm−2的面积容量，在经过70圈的循环之后仍然保留有5.4 mAh cm−2 的面积容量。
要点二：在柔性储能器件的应用潜力柔性自支撑电极不使用粘结剂和有机溶剂，制备工艺易操作，而且其较好的机械柔韧性可以使得储能器件在外力作用下不被破坏。Mxene材料具有丰富的孔隙结构和高导电性，是理想的柔性自支撑电极基底材料。在载硫量高达6.0 mg cm-2 和较低的电解液用量（4.5 μL mg-1）情况下，软包锂硫电池可以达到6.3 mAh cm-2 的初始面容量，以及在经过任意折叠之后仍具有5.2 mAh cm-2 的可逆面容量，使锂硫电池走向应用又迈出坚实一步。
V2C/VO2 Nanoribbon Intertwined Nanosheet Congenetic Dual-Heterostructure for Highly Flexible and Robust Lithium-Sulfur Batterieshttps://doi.org/10.1039/D1TA05693J
肖助兵，理学博士，教授，河南大学“特区支持计划”第四层次特聘教授，光伏材料省重点实验室高密度能量存储器件课题组长。长期从事锂/钾-硫电池的正负极改性研究。到目前为止，以第一作者和通讯作者身份在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）等学术刊物上发表论文17篇，其中影响因子大于10论文14篇，高被引论文3篇，论文它引1200余次。
徐梦瑶，河南大学在读硕士研究生.导师为肖助兵教授，研究方向为钾离子电池以及碱金属硫电池。入学以来以第一作者身份在Small，J. Mater. Chem. A 国际期刊上发表研究论文2篇。
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