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可充電鋰離子電池被廣泛地應(yīng)用于電子器件和電動(dòng)汽車(chē)上，這得益于其較高的能量/功率密度。然而，考慮到鋰資源的短缺以及全球范圍內(nèi)的不均衡分布，鋰電在大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用被極大地限制。室溫Na-S電池引起了很多研究者們的注意，因其具有低成本和資源豐富等優(yōu)勢(shì)，（鈉和硫都很豐富），以及足夠的能量密度。然而，Na-S電池的發(fā)展還有很多需要努力的方面。首要的就是，聚硫鈉（Na2Sx，x in 4~8）穿梭效應(yīng)的不可控，這導(dǎo)致了硫的低使用率以及不可逆的容量衰減。

最近，MXenes作為一類新型的二維材料，在很多應(yīng)用領(lǐng)域中都得到了廣泛的關(guān)注，尤其是儲(chǔ)能領(lǐng)域，這得益于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)與電子特性。尤其是Ti3C2Tx，作為一類研究最深入的MXene材料，是一種很有潛力的硫宿主。然而，層間較強(qiáng)的范德瓦爾茲接觸導(dǎo)致了納米片嚴(yán)重的重堆疊，進(jìn)而導(dǎo)致了較低的比表面積，減少的空間以及有限的離子傳輸，增加了內(nèi)部電阻。氧化石墨烯（GO）具有較大的比表面積，通過(guò)復(fù)合Ti3C2Tx與GO可以制備3D多孔的氣凝膠，可以具有足夠的孔結(jié)構(gòu)，高比表面積和多余的活性位點(diǎn)可以阻止活性材料的溢出。然而，截至目前，MXene基氣凝膠還沒(méi)有應(yīng)用在室溫Na-S電池。

最近，西南大學(xué)Yuruo Qi教授與徐茂文教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊?Inorganic Chemistry Frontiers上發(fā)表題目為：?An MXene-based aerogel with cobalt nanoparticles as an efficientsulfur host for room-temperature Na–S batteries的研究論文，將制備的基于MXene與GO的鈷納米顆粒附著的3D多孔氣凝膠應(yīng)用于室溫Na-S電池具有良好的性能。

圖1.MG-Co@S復(fù)合物在充放電過(guò)程中抑制穿梭效應(yīng)的原理。

圖2.?MG-Co的微觀形貌與物理表征。

圖3.?MG-Co@S復(fù)合物的微觀形貌與物理表征。

圖4.?MG-Co@S在室溫Na-S電池中的電化學(xué)性能測(cè)試。

圖5.??MG-Co@S電極的CV與原位Raman光譜以及對(duì)稱器件的扭虧斯特圖；MG@S和MG-Co@S非對(duì)稱器件的CV與GCD圖像。

本文中，所制備的3D多孔MG-Co氣凝膠具有三維多孔結(jié)構(gòu)，不僅可以提高電子導(dǎo)電性，還可以在充放電過(guò)程中緩解體積膨脹。同時(shí)，Ti3C2Tx的極性活性表面以及Co納米顆粒的催化效應(yīng)可以有效地抑制穿梭效應(yīng)并增強(qiáng)電化學(xué)反應(yīng)活性。所組裝的室溫Na-S電池具有杰出的電化學(xué)性能，在0.1 C 的電流密度下具有705 mAh g-1的容量，當(dāng)電流密度增加到5 C時(shí)可以保留428 mAh g-1的比容量。MG-Co@S電極所產(chǎn)生的較高的電化學(xué)性能證明了這種整合策略的重要性。

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DOI:10.1039/D0QI00939C

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