MXene诱导的2D硬碳与TiC支架的现场嵌入使得快速Na+扩散和界面稳定成为可能
Jiaqi Jin1, Liuyi Hu1, Tengtao Hu1
1College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, 310014, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|March 17, 2025
概括
这项研究引入了用于离子电池 (SIB) 的新型二维硬碳 (HC) 阳极,通过将MXene纳入糖衍生碳中. 由此产生的材料显著提高了SIB的初始库伦比克效率和速率性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 硬碳 (HC) 由于其低成本和结构多样性,是离子电池 (SIB) 的有前途的阳极材料.
- 然而,HC阳极存在有限的Na+转移动力学和结构缺陷,导致初始库伦比克效率 (ICE) 低,速率性能差.
研究的目的:
- 开发一种具有提高储存性能的二维硬碳 (HC) 材料.
- 通过一种形态诱导的策略来解决SIB中的传统HC阳极的局限性.
主要方法:
- 通过在水热过程中将MXene引入糖衍生HC中,采用一种形态诱导的策略来合成2DHC材料.
- 随后的碳化产生了一种复合材料 (TC5-1300),其中嵌入了TiC纳米颗粒,嵌入了从MXene中继承的状碳结构.
主要成果:
- 该TC5-1300复合材料在2Ag-1的500个循环后显示出267.28mAhg-1的高可逆容量,ICE为86.27%.
- 该材料具有出色的Na+扩散能力和界面稳定性,在8Ag-1下保持194mAhg-1的可逆容量.
- 该策略在减少HC缺陷和为储存提供坚固的支架方面被证明是有效的.
结论:
- 开发的2D HC材料为SIB中的HC阳极的商业开发提供了有价值的解决方案.
- 形态量身定制策略可用于碳材料开发的其他糖源.
- 增强的性能突显了MXene衍生结构在改善离子电池阳极材料方面的潜力.
