西交利物浦大学杨莉、宋鹏飞课题组对MXene基材料在锂硫电池正极上的应用进行了综述。在锂硫电池领域，MXene材料因自身同时具有优异的导电性和较强的多硫化物捕捉能力，受到研究者们越来越多的关注。

锂硫电池（lithium-sulfur batteries），简称Li-S batteries，因具有1675 mAh·g^-1的高比容量成为最具潜力的储能系统之一。然而，它的商业化应用主要受限于三大缺点，单质硫的绝缘特性，充放电中的体积膨胀和“穿梭效应”造成的容量快速衰减。

从2011年起，一系列过渡金属碳/氮化物(如Ti3C2)衍生的二维层状材料被学者们发现，被称为MXene，它们由MAX相刻蚀而来。其同时具有优异的导电性和较强的多硫化物捕捉能力随后被应用在锂硫电池中。此外，它的高比表面积、丰富的官能团和可调节性有利于在制备与硫复合电极时进行不同改性设计。不同的刻蚀方法例如氢氟酸刻蚀、碱刻蚀、电化学刻蚀、融盐刻蚀得到的MXene性质又有不同。这些都有利于学者们更好地发挥创造力，制备出能大幅度提升锂硫电池性能的材料。

对于锂硫正极材料，首先纯MXene材料在经过熔融法生长硫后，得到了MXene/硫复合电极，其在200 mA·g^-1较小电流小获得了1300 mAh·g^-1比容量。紧接着，不同修饰的MXene材料被大量用于与硫复合组成电极。生长硫的方法也多样化，除了传统物理熔融法，更有利用MXene官能团多的优势，通过化学键合法的生长。相比于纯MXene，其电池性能有较大的提升。在1C大电流下，仍能获得900 mAh·g^-1且500次循环后保持率超过80%，并且有大于8 cm·mg^-2高载硫量电极被制备出来。由于MXene自身容易堆叠的特点，MXene在实际使用者比表面积远低于理论值，这会大大削弱MXene的性能优势。所以研究者们在MXene材料之间混合各种材料，例如石墨烯、碳纳米笼等，一方面防止MXene的堆叠，另一方面将二维MXene构建成三维立体的结构。再与硫复合，在最终的复合电极中，获得硫更高的利用率。可以制备出超过10 cm·mg^-2载硫量以上稳定循环的高性能电极。与此同时，这些MXene基材料也被用在锂硫正极中间层中，获得了类似性能提升的效果。其发展也是从简单的纯MXene薄膜作为中间层，到修饰的MXene，以及MXene与其他材料复合的应用。

总之，MXene在锂硫电池中的应用实验已进入快速发展阶段，但是对机理方面的研究仍然较少，特别是MXene对多硫化物的吸附和催化多硫化物转化方面。这是由于中间产物复杂造成的，不过也是学者们未来可以突破的一个方向。随着研究对MXene表面修饰调控技术的发展，相信未来MXene基材料更大规模的应用。