研究摘要

鋰金屬是一種非常有潛力的高能量密度可充電電池的負(fù)極材料。然而，鋰電鍍/剝離過(guò)程中發(fā)生的不利的枝晶生長(zhǎng)與體積變化，限制了其實(shí)際的應(yīng)用。近日，先進(jìn)輸電技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室盛鵬教授、中科院化學(xué)所辛森研究員研究團(tuán)隊(duì)在《Rare Metals》發(fā)表最新成果，通過(guò)一步水熱的方式制備一種硼（B）摻雜的3D層狀MXene Ti3C2Tx?作為鋰金屬負(fù)極的宿主。由于具有均勻的B摻雜，所制備的3D多層MXene納米片提供了更多的鋰金屬成核位點(diǎn)，因此，沉積的鋰金屬負(fù)極表現(xiàn)出又跌循環(huán)穩(wěn)定性與較高的庫(kù)倫效率。在使用相同宿主材料的情況下，與LiFePO4正極匹配的3D鋰負(fù)極所組成的鋰金屬電池，具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命與優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。該工作為用于高性能鋰金屬負(fù)極宿主材料的合理化設(shè)計(jì)與成分調(diào)控啟發(fā)了新的思路。

圖文導(dǎo)讀

圖1.?Ti3C2Tx?與B摻雜Ti3C2Tx的物相表征與Li沉積/剝離過(guò)程示意圖。

圖2.?Ti3C2Tx?與B摻雜Ti3C2Tx的電化學(xué)性能測(cè)試。

圖3.?B摻雜Ti3C2Tx鋰電鍍過(guò)程示意圖基SEM圖像。

圖4.?基于所制備的B摻雜Ti3C2Tx鋰金屬負(fù)極所組裝的全電池電化學(xué)性能。

總結(jié)

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以B摻雜Ti3C2Tx?3D骨架作為鋰金屬負(fù)極宿主，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且無(wú)枝晶的同步實(shí)現(xiàn)。所設(shè)計(jì)的MXene基負(fù)極在不同的測(cè)試條件下均可以保證良好的循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí)，基于B摻雜的3D MXene基鋰負(fù)極與LiFePO4正極所組裝而成的全電池器件表現(xiàn)出了相對(duì)優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性與倍率性能。為構(gòu)建穩(wěn)定的3D層狀鋰金屬負(fù)極與硼摻雜材料的應(yīng)用提供了新的思路。

文獻(xiàn)鏈接

https://doi.org/10.1007/s12598-021-01944-5

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