Li−S电池已成为下一代有前途的先进储能技术。尽管其目前取得了巨大进展，然而多硫化物穿梭、硫氧化还原迟缓以及容量输出低等缺点仍然使其实用化充满巨大挑战。

近日，苏州大学孙靖宇教授，杨瑞枝教授展示了一种通用的策略，即通过原位多硫化物锚定和转化，将MOx-MXene (M：Ti，V和Nb)异质结构作为重型和多功能主体以获得优异的Li−S电池性能。

文章要点

1）研究人员采用水热法，同时进行了温和的刻蚀和温和的氧化处理，制备了MOx-MXene异质结构，再经过硫浸渍，形成MOx-MXene/S复合材料。通过引入碳纳米管作为调节油墨粘度的添加剂，成功地配制了3D可打印油墨，使定制的3DP硫电极能够顺利打印出LSB可用的3D可打印油墨。

2）理论计算表明，在不影响MXene本征电导率的情况下，原位注入的氧化物提高了多硫化物转化的反应动力学。

3）结果显示，具有代表性的VO_x-V₂C/S电极具有极高的容量（0.2 C下，达到1645.98 mAh cm⁻³)和优异的循环稳定性（在2.0 C下，1500次循环后可保持在631.17 mAh cm⁻³，每次循环容量衰减率为0.03%)。

4）基于VO_x-V₂C主体的3D印刷S电极在10.78 mg cm⁻²的高硫负荷下，在0.05 C下很容易就获得9.74 mAh cm⁻²的高面容量，这为开发实用可行的Li−S电池提供了希望。

Chaohui Wei, et al, Universal in Situ Crafted MOx‑MXene Heterostructures as Heavy and Multifunctional Hosts for 3D-Printed Li−S Batteries, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c07999

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c07999