锂-硫电池（Li-S电池）具有较高的理论能量密度，是很有前途的下一代储能系统之一。然而，由于硫的聚集、低硫利用率、多硫化物的穿梭和迟缓的反应动力学等问题，Li-S电池的商业化受到了严重阻碍。

基于此，北京航空航天大学Shichao Zhang，Yalan Xing，清华大学深圳国际研究生院Guangmin Zhou报道了通过在二维Mxene-石墨烯-纤维素纳米纤维（MGN）基质上原位生长超薄硫微晶（IS-MGN@S），成功设计了一种层次化枫叶状硫电极。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算结果显示，该硫微晶作为正极，由于硫原子层数较少，比块状硫具有更好的动力学性能。而Mxene不仅通过强的化学吸附限制了多硫化物，而且促进了多硫化物的催化转化。此外，石墨烯的引入提高了多硫化物的导电性，促进了多硫化物的固定和转化。

2）结果表明，IS-MgN@S正极材料具有优异的电化学性能，具有较高的初始容量（0.2 C时为1229 mAh g^-1）、较高的倍率性能（2 C时为770 mAh g^-1）和稳定的长期循环容量。

3）此外，具有IS-MgN@S正极和凝胶电解质的软包电池在机械损伤（指甲和切割试验，严重变形）下仍表现出优异的力学性能，这表明它们在可穿戴电子器件具有良好的应用前景。

参考文献

Jun Xia, et al, In-situ growth of ultrathin sulfur microcrystal on MXene-based 3D matrice for flexible lithium–sulfur batteries, EcoMat. 2022

DOI: 10.1002/eom2.12183

https://doi.org/10.1002/eom2.12183