MXene基柔性硬碳膜用于钠钾存储
【研究背景】
锂离子电池具有能量密度高、功率密度大、寿命长等优点，为日常生活和工业机械提供动力。然而，地球上锂原料储量有限，分布不均，可能会限制锂盐在可再生能源大规模储能中的应用。因此，钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)等替代方案因钠和钾的丰富和低成本而备受关注。
【成果简介】
最近，北京化工大学徐斌教授课题组与Yury Gogotsi教授在国际知名期刊 Advanced Functional Materials上发表一篇题目为: MXene-Bonded Flexible Hard Carbon Film as Anode for Stable Na/K-Ion Storage 研究论文。本文将MXene与硬碳抽滤成膜使其具有优秀的钠钾离子存储稳定性。
硬碳(HC)是钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)极具发展前景的负极材料，但在嵌入/脱出Na+或K+的过程中体积的变化限制了其循环寿命。传统的涂覆法阳极不能满足柔性器件的要求。研究表明，二维纳米片状Ti3C2Tx MXene可作为柔性HC电极的多功能导电粘结剂。在MXene键合的硬碳电极中，导电亲水的MXene二维纳米片构建了一个高效稳定的电极结构并抑制了在充放电过程中硬碳电极的体积膨胀，从而提高了电极在钠离子钾离子电池的容量和循环稳定性。得益于3D导电网络，MXene键合的硬碳薄膜电极也表现出了更好的倍率性能，这表明MXene是下一代柔性二次充电电池的一种很有前途的多功能粘合剂。
【图文导读】
图一.传统电极与MXene作为粘结剂的电极制作过程。
图二.MXene硬碳薄膜电极SEM。
图三.MXene硬碳薄膜物理表征。
图四.钠离子电池电化学性能测试。
图五.钠离子电池阻抗测试。
图六.钾离子电池电化学性能测试。
【本文总结】
综上所述，本研究成功地利用Ti3C2Tx MXene作为多功能粘合剂，通过真空辅助抽滤制备了柔性HC电极。在MXene结合的HC膜中，HC颗粒嵌入由2D MXene 纳米片构建的3D导电网络中，可以有效地稳定电极结构，并在Na+或K+插入过程中限制HC颗粒的体积膨胀，使电池具有良好的循环稳定性。
本信息源自互联网仅供学术交流 ，如有侵权请联系我们立即删除。
