SCMs|氮掺杂Ti3C2Tx MXene纳米片包覆的SiOx实现储锂性能提升

构建具有快速反应动力学和优异循环稳定性的SiO_x基负极材料是获取高性能锂离子电池的关键和挑战. 近日, 山东大学杨剑教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文, 利用三聚氰胺辅助的球磨和退火方法, 合成了氮掺杂的Ti₃C₂T_x MXene超薄片层(NTS)包覆的SiO_x复合材料. 

通过对比实验和理论计算, 论证了三聚氰胺剥离MXene的作用机理. SiO_x与NTS之间强烈的界面相互作用(Si–O–Ti键)可以有效地增强电子转移, 确保电极的稳定性. 此外, 具有丰富表面基团的NTS使复合材料具有赝电容性能, 有利于快速储锂. 

因此, 该复合材料展现出了长循环寿命(在1.0 A g⁻¹的电流密度下, 循环800次后比容量保持为~700 mA h g⁻¹)和优越的倍率性能(在5 A g⁻¹的电流密度下, 比容量为596.4 mA h g⁻¹). 更重要的是, 在高负载量下, 该复合材料在半电池和全电池中均表现出较高的面积比容量和良好的循环稳定性, 展现出了良好的应用潜力.

文章信息

Zhang, K., Zhao, D., Qian, Z. et al. N-doped Ti₃C₂T_x MXene sheet-coated SiO_x to boost lithium storage for lithium-ion batteries. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2142-1

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