ACS Nano：Co掺杂的MoSe2/Ti3C2Tx MXene双功能催化剂助力具有贫电解质的超高容量能量密度锂硫电池

Nanoyu

2021-07-13

设计致密的高硫负载正极，同时获得快速的硫氧化还原动力学并抑制其在贫电解质中的穿梭，从而在不牺牲实际锂硫（Li-S）电池（LSBs）重量性能的情况下获得高体积能量密度，是一项重大挑战。

近日，广东工业大学李运勇教授报道了开发了一种阳离子掺杂策略来调节MoSe₂的电子结构和催化活性，并将其与导电的Ti₃C₂T_x MXene进行原位杂化，从而获得了一种作为高效硫载体的Co-MoSe₂/Mxene双功能催化剂。

文章要点

1）研究人员首先制备了具有丰富官能团的Ti₃C₂T_x Mxene纳米薄片，然后，采用一步水热法在MXene表面原位生长Co-MoSe₂纳米片，得到Co-MoSe₂/MXene杂化纳米片（用10%的Co前驱体的摩尔比代替Mo前驱体）。

2）结合致密硫结构的巧妙设计，制备的高密度S/Co-MoSe₂/Mxene整体式正极（密度：1.88g cm⁻³，电导率：230S m⁻¹）在常规电解液中获得了1454 mAh g⁻¹的高可逆比容量和3659 Wh L⁻¹的超高体积能量密度，在0.1 C下的极贫电解液中，容量达到了8.0 mAh cm⁻²。

3）实验和密度泛函理论（DFT）计算结果表明，在MoSe₂平面引入Co元素可以形成较短的Co−Se键，促使Mo 3d带接近费米能级，并提供多硫化物与Co-MoSe₂之间的强相互作用，从而提高其本征电子导电性和在致密高硫负载型阴极中对快速氧化还原动力学和均匀Li₂S成核的催化活性。

这项工作为构建高体积能量密度、高面容量的基于贫电解质的LSBs提供了一种有前景的策略。

参考文献

Wei Wang, et al, Ultrahigh-Volumetric-Energy-Density Lithium−Sulfur Batteries with Lean Electrolyte Enabled by Cobalt-Doped MoSe₂/Ti₃C₂T_x MXene Bifunctional Catalyst ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c02047

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02047