Mxene 是由美国Drexel尔大学的Yury Gogotsi教授和Michel W. Barsoum教授等人在2011年合作发现的一种新型二维结构材料。这类二维过渡金属碳化物或氮化物,结构与石墨烯类似。Nazar 组首次将这类材料作为固硫材料,应用于锂硫电池中,该成果以“Sulfur Cathodes Based on Conductive MXene Nanosheets for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries”为题发表在《德国应用化学》上(Angewandte Chemie International Edition 54.13 (2015): 3907-3911)。
作者将剥离成片状的Ti2C与硫复合,制备出Ti2C/S复合材料。将Ti2C作为固硫材料,在载硫量70%的情况下,Ti2C/S复合材料提供了良好的循环稳定性和倍率性能: 0.5 C充放电650圈之后,容量保持723 mAhg-1,相应的容量衰减率为0.05%。通过XPS测试表明,这是因为在MXene相的Ti2C中,暴露于末端的金属位点可以与多硫离子成键从而固定多硫化物,并且Ti2C导电性高从而提高锂硫电池的倍率性能。文章最后推测,MXene相(总共有60多种其他类似物)作为锂硫电池固硫剂,用于提高锂硫电池电化学性能,展现了很大的应用前景。
