近日，為了解決鋰硫電池中的穿梭效應和鋰枝晶形成等挑戰，北京化工大學Qizhen Zhu，Bin Xu設計了一種TiVNbMoC3高熵MXene(HEMXene)，其M層中均勻分布著四種尺寸相容的過渡金屬元素，作為硫主體和隔膜改性層。
文章要點
1）通過理論分析和實驗研究，揭示了HE-MXene中多活性中心的協同工程，它與多硫化鋰具有很高的配置兼容性，并優化了d帶中心。此外，HE-MXene在有序的多步硫氧化還原反應中發揮了Ti、V、Nb和Mo位點原子主導的接力催化作用，為實現多硫化物的捕獲-催化-轉化級聯并持續減輕Li-S化學中的穿梭效應提供了新的機會。此外，隔膜上的HE-MXene促進了均勻的電場分布和彈性晶格結構，促進了鋰在鋰負極上的均勻成核和沉積。
2）利用這些獨特的特性，采用HE-MXene的Li-S電池在100次循環后，在0.2 C下表現出4.92 mAh cm-2的高面積容量。這項研究不僅介紹了HE-MXene作為無梭硫陰極和無枝晶鋰陽極的解決方案，還為在原子水平上合理設計先進的電催化劑提供了寶貴的見解。
參考文獻
Mengyao Xu, et al, Atom-Dominated Relay Catalysis of High-Entropy MXene Promotes Cascade Polysulfide Conversion for Lithium-Sulfur Batteries, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE03402C
