層狀過(guò)渡金屬二鹵族化合物因具有較高的理論比容量而成為鈉離子電池的極具潛力的陽(yáng)極。然而，疊垛嚴(yán)重限制了它們的可達(dá)位置，導(dǎo)致不理想的比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和工作溫度范圍。本文通過(guò)一種簡(jiǎn)單的液體混合方法，設(shè)計(jì)了一種分層的二維VS
2/Ti
3C
2T
x MXene雜化，其中VS
2被限制在導(dǎo)電Ti
3C
2T
x基質(zhì)中，并在它們之間建立了化學(xué)連接。原位透射電子顯微鏡分析表明，該雜化體依賴(lài)于VS
2和NaxVS
2 (x=1)之間非常快速和可逆的插層/去插層過(guò)程來(lái)儲(chǔ)存鈉。理論計(jì)算表明，Ti
3C
2T
x顯著增強(qiáng)了VS2的電荷轉(zhuǎn)移和體積膨脹，尤其是加入Na
+后。因此，這種合理的設(shè)計(jì)展示了一種以插層偽電容為主導(dǎo)的機(jī)制，具有優(yōu)異的比容量(在0.2 a g
−1時(shí)為522 mAh g
−1)，速率能力(在10 a g
−1時(shí)為342 mAh g
−1)，循環(huán)壽命(3000次循環(huán)后為116%)，以及全氣候工作性能(具有高比容量和長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性，即使在70和- 40℃)。本研究為基于插層贗電容設(shè)計(jì)快速充電、長(zhǎng)周期、全氣候SIBs陽(yáng)極開(kāi)辟了新的思路。
圖1. VS
2/Ti
3C
2T
x混合材料的制備與設(shè)計(jì)。
圖2. 形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征。
圖3. 電化學(xué)性能。
圖4. 原位透射電鏡分析電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。
圖5. 電化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析。
圖6. 理論計(jì)算。
相關(guān)科研成果浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
Jianguo Lu等人于2023年發(fā)表在Small（DOI: 10.1002/adfm.202307794）上。原文：Intercalation Pseudocapacitance in 2D VS
2/Ti
3C
2T
x MXene Hybrids for All-Climate and Long-Cycle Sodium-Ion Batteries。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202307794
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
