Green synthesis and applications of MXene for lithium–sulfur batteries

材料科学 阴极 阳极 锂(药物) 锂硫电池 硫黄 多硫化物 环境友好型 纳米技术 化学工程 冶金 物理化学 电化学 电解质 电极 工程类 内分泌学 化学 生物 医学 生态学
作者
Ying Xian Li,Yu Shuai Feng,Lan Xing Li,Xianze Yin,Fei Fei Cao,Huan Ye
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:67: 103257-103257 被引量:52
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103257
摘要

Lithium–sulfur batteries (LSBs) are promising electrochemical storage devices due to their incomparable theoretical energy density (2600 W h kg−1). However, the electrically nonconducting characteristic of sulfur, the shuttle effect of lithium polysulfides (LiPSs), the sluggish kinetics of Li2S2/Li2S redox reaction, and the uncontrollable growth of Li dendrite, limit the commercialization of LSBs. The mentioned issues can be resolved by designing MXene (transition–metal carbides and carbonitrides) hosts and functional separators/interlayers for LSBs. Two–dimensional (2D) MXene features high electronic conductivity, controllable structure, and abundant polar functional groups, which show a fine affinity for sulfur cathode and lithium anode. However, the synthesis methods for MXene are primarily focused on acid etching, leading to serious pollution, low yield, and a monolithic interface structure, hindering its specific application in LSBs. In this review, we provide a comprehensive overview of the conventional and environmentally friendly approaches employed in the synthesis of MXene, as well as its applications in the design of sulfur cathode, Li anode, and functional separators for LSBs. A perspective regarding future green synthesis strategies and design principles relating to sulfur cathode and Li anode is also summarized.
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