三金属协同增强多维复合隔膜助力高倍率锂硫电池性能突破

本文设计了一种基于Zn-Co-Ni-S@MXene/CNTs多维复合隔膜，通过物理限域、化学锚定和催化增强三重协同机制，有效抑制多硫化锂（LiPSs）穿梭效应并加速氧化还原动力学。该创新结构使电池在0.2C下实现1333 mAh g?1的可逆容量，4.0C高倍率下仍保持569 mAh g?1，循环稳定性达每圈0.1%的极低衰减率，为锂硫（Li-S）电池实用化提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过将Zn-Co-Ni-S纳米晶锚定在碱化处理的二维过渡金属碳氮化物（MXene）纳米片上，并结合一维碳纳米管（CNTs），构建了具有多维结构的复合隔膜。这种设计巧妙融合了物理限域、化学吸附和催化促进三重机制，为调控硫氧化还原行为提供了创新解决方案。

结构表征

Scheme 1展示了Zn-Co-Ni-S@MXene复合材料的制备流程及多维复合隔膜的结构特征。扫描电镜（SEM）分析显示（图1a），前驱体呈现典型的ZIF-8/ZIF-67十二面体结构，经过蚀刻共沉淀后转变为片状层状双氢氧化物（LDH）形貌。硫化处理后形成的Zn-Co-Ni-S纳米颗粒均匀分布在MXene基底上，CNTs的引入有效防止了MXene层间堆叠，建立了连续的离子/电子传输通道。

结论

本研究成功构建了基于Zn-Co-Ni-S@MXene/CNTs的多维复合隔膜，通过三金属协同效应（Zn-Co-Ni）显著提升了多硫化物的化学锚定能力和催化转化效率。MXene的高导电性与CNTs的三维网络协同作用，使电池在4.0C高倍率下仍保持569 mAh g^?1的优异容量，为开发高性能锂硫电池提供了新思路。