稳定金属阳极与MXene衍生的电二氧化/碳纳米纤维保护层
Guoyin Zhu1, Zhuoyao Shi1, Xuan Zhang1
1Institute of Advanced Materials and Flexible Electronics (IAMFE), Jiangsu Key Laboratory of New Energy Devices & Interface Science, School of Chemistry and Materials Science, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, PR China.
Journal of colloid and interface science
|December 14, 2025
概括
一种新的TiO2 /碳纳米纤维保护层 (PT-700) 通过引导均的沉积和防止树的生长,增强水性离子电池的稳定性. 这一创新显著延长了电池和电容器的循环寿命,并提高了电率能力.
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:
- 水性离子电池 (ZIBs) 具有高容量,安全性和低成本,但受到树突增长和阳极腐蚀的影响,限制了循环寿命.
- 统一的剥离/板对于稳定的ZIB性能至关重要,但由于不受控制的Zn2+沉积,具有挑战性.
研究的目的:
- 为ZIB中稳定的金属阳极开发一个人工保护层.
- 研究TiO2/碳纳米纤维复合层 (PT-700) 在引导Zn2+沉积和抑制树形成方面的有效性.
主要方法:
- MXene/PAN纳米纤维的电,然后在700°C进行热处理,形成TiO2/碳纳米纤维 (TiO2/CF) 保护层 (PT-700).
- 使用 PT-700 层制造并进行对称 Zn 电池,Zn//VO2 电池和 Zn 离子电容器 (Zn//AC) 的电化学测试.
主要成果:
- PT-700层促进了均的沉积,使对称的 Zn 电池能够在 5.0 mA cm-2.0 时达到 2000 小时的循环寿命.
- 充满Zn//VO2的电池表现出高容量 (262 mAh g-1 在0.5 A g-1 时) 和出色的循环稳定性 (93.14%在3000个循环后保持在5 A g-1).
- Zn//AC设备表现出了显著的耐用性,在2A g-1下保持稳定的运行超过40,000个周期,在4A g-1下保持50,000个周期.
结论:
- TiO2 /碳纳米纤维复合材料保护层 (PT-700) 有效地解决了水性ZIB的关键挑战,特别是树的生长和不均的涂层.
- PT-700层对推进高性能和持久的基储能器件的实际应用具有显著的前景.
- 这项工作突出了工程保护层在下一代电池技术中稳定金属阳极的潜力.
