由于MXenes具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和優(yōu)異的機(jī)械性能，在高效儲(chǔ)能方面顯示出巨大的前景。然而，MXenes在電化學(xué)儲(chǔ)能方面的實(shí)際應(yīng)用受到層重堆積和表面氧化問題的限制。本文通過一步堿化和氧化，制備了一種獨(dú)特的具有擴(kuò)展MXene層間距的三明治狀Na
2Ti
3O
7納米片/ Ti
3C
2 MXene復(fù)合材料(NTO@MXene)。獨(dú)特結(jié)構(gòu)的NTO@MXene縮短了離子擴(kuò)散距離，促進(jìn)了電解液的滲透，有利于高性能充電電池。因此，NTO@MXene復(fù)合材料作為鋰離子電池的陽極電極具有卓越的速率性能(在4 a g
−1時(shí)159 mAh g
−1)和長(zhǎng)壽命循環(huán)性能(在1200次循環(huán)后4 a g
−1時(shí)容量保持接近100%)。當(dāng)用作鈉離子電池陽極時(shí)，電極在0.1 a g
−1時(shí)也獲得了103 mAh g
−1的非凡容量，在3000次循環(huán)后，在2 a g
−1的高電流密度下，具有70%的容量保持。
圖1 NTO@MXene復(fù)合材料的合成過程示意圖。
圖2. (a) Ti3C2Tx MXene的SEM圖像。(b,c) NTO@MXene復(fù)合材料的側(cè)視圖和俯視圖SEM圖像和(d)NTO@MXene合成物的TEM圖像。(e,f) Ti3C2Tx的高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)圖像MXene和NTO@MXene復(fù)合。(g−k) NTO@MXene的TEM和元素(Na, Ti, C, O)映射圖像。
圖3 (a) NTO@MXene復(fù)合材料、MXene和NTO的XRD圖案。(b) NTO@MXene復(fù)合材料、MXene和NTO的拉曼光譜。(c) NTO@MXene復(fù)合材料、MXene和NTO的氮吸附-解吸等溫線。(d) NTO@ MXene復(fù)合材料的全XPS光譜。(e) Ti 2p和(f) Na 1s NTO@MXene的XPS光譜。
圖4. LIB電化學(xué)表征:(a) NTO@MXene、NTO和MXene陽極在0.1 a g
−1下的循環(huán)性能;(b) NTO@MXene、NTO和MXene陽極的速率性能;(c) NTO@MXene在4A g
−1條件下的長(zhǎng)循環(huán)性能。
圖5。(a) NTO@MXene在不同掃描速率下的CV曲線，(b)利用log i和log v圖之間的關(guān)系確定b值，(c) NTO@MXene在0.1 mV s−1時(shí)電容控制的貢獻(xiàn)，(d)不同掃描速率下電容控制的容量貢獻(xiàn)趨勢(shì)。
圖6. SIB電化學(xué)表征:(a) NTO@MXene、NTO和MXene陽極在0.1 a g
−1下的循環(huán)性能;(b) NTO@MXene、NTO和MXene陽極的速率性能;(c) NTO@MXene在2 A g
−1時(shí)的長(zhǎng)循環(huán)性能
相關(guān)科研成果由上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院Yanshan Huang 等人于2022年發(fā)表在The Journal of Physical Chemistry C (https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c05670)上。原文：Sandwich-like Na
2Ti
3O
7 Nanosheet/Ti
3C
2 MXene Composite for High-Performance Lithium/Sodium-Ion Batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
