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陳忠偉/余愛萍AEM: 共晶蝕刻綠色合成多孔Mxene用于雙離子電池負極!

陳忠偉/余愛萍AEM: 共晶蝕刻綠色合成多孔Mxene用于雙離子電池負極!金屬導電MXenes領域的不斷創(chuàng)新表明它們作為電極材料的可行性,但它們的應用仍然受到低表面積和危險HF蝕刻產(chǎn)生的不均勻邊緣終端的阻礙。
陳忠偉/余愛萍AEM: 共晶蝕刻綠色合成多孔Mxene用于雙離子電池負極!
在此,加拿大滑鐵盧大學陳忠偉院士、余愛萍教授等人首次報道了一種一步無害的共晶蝕刻方法,直接從MAX (Ti3AlC2 )合成可調(diào)節(jié)的面內(nèi)多孔MXene (Ti3C2Cl2)用于雙離子電池(DIB)負極,無需蝕刻后處理。
具體而言,作者控制NaCl/ZnCl2鹽混合物的溫度和組成形成了一種蝕刻機制,構(gòu)建并關鍵地保留MXene孔結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)材料介孔的大幅增加和比表面積的四倍增加。此外,XPS分析表明TiC6的八面體對稱性增強,DFT計算表明鋰擴散勢壘較低,這意味著其更適合于離子輸運。
陳忠偉/余愛萍AEM: 共晶蝕刻綠色合成多孔Mxene用于雙離子電池負極!
圖1. 介孔Ti3C2Cl2的合成示意圖及表征
因此,受益于這些優(yōu)化,介孔Ti3C2Cl2作為雙離子電池負極時在0.1 A g-1下的容量可達382 mAh g-1(無孔MXene為230 mAh g-1),在2.0 A g-1下循環(huán)1000次后容量保持率超過89%。
當與石墨正極組裝時,多孔Ti3C2Cl2在0.1 A g-1下顯示出242 mAh g-1(基于負極質(zhì)量)的高放電容量,在1.0 A g-1下循環(huán)1000次后保持率高達83%??偟膩碚f,這種綠色化學方法不僅提供了一種更安全、清潔的MXene合成方法,而且還能夠選擇性地生成具有有序晶體結(jié)構(gòu)的介孔負極,且表現(xiàn)出出色的Li+存儲性能。
陳忠偉/余愛萍AEM: 共晶蝕刻綠色合成多孔Mxene用于雙離子電池負極!
圖2. DIB全電池的電化學性能
Eutectic Etching toward In-Plane Porosity Manipulation of Cl-Terminated MXene for High-Performance Dual-Ion Battery Anode, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102493

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