研究摘要

釩基氧化物是鋅離子電池一類有潛力的正極材料體系，主要得益于其較高的電化學(xué)性能。然而，其較低的導(dǎo)電性則是未來應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的引入導(dǎo)電基底的方法不能在循環(huán)過程中保持復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此，復(fù)旦大學(xué)葉建新與沈劍峰教授研究團隊在《Energy Storage Materials》發(fā)表最新研究成果，提出了一種制備高速率正極材料的通用方法，通過對異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計進行一步的離子插層與相變過程，得到MXene衍生的水合釩酸鹽材料。所制備的水合釩酸鹽繼承了MXene本征的高導(dǎo)電性，從而促進Zn2+更快速的擴散動力學(xué)，因此，由V2CTx衍生的Mn2+插層V10O24?nH2O 正極具有杰出的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性，在10 A g-1的電流密度下具有289.6 mAh g-1的比容量，在25000次循環(huán)后容量保留率高達92.9%。這種衍生策略可以擴展到Li+與Al3+插層的水合釩酸鹽體系中，也同樣能表現(xiàn)出杰出的電化學(xué)性能。本研究不僅為穩(wěn)定的多價態(tài)離子電池正極材料的發(fā)展提供了藍圖，還擴展了MXene衍生物材料的應(yīng)用。

圖文導(dǎo)讀

圖1.?V2CTx衍生MVO@VC復(fù)合材料的制備過程與物相表征。

圖2.?K-V2CTx與MVO@VC的SEM、TEM與熱重曲線。

圖3.?MVO@VC電極的電化學(xué)性能。

圖4.?MVO@VC電極的動力學(xué)分析。

圖5.?MVO@VC的非原位XRD、XPS測試與同步輻射測試結(jié)果。

圖6.?Li-與Al3+插層的VO@VC電極的電化學(xué)性能。

總結(jié)

? ? ??本文首次報道離子預(yù)插層V2CTx?MXene衍生物通過對插層離子的類型與相變的控制制備水合釩酸鹽材料。以Mn離子為例，插層的Mn2+作為“支柱”通過化學(xué)鍵連接VOn層進而形成穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)，并誘導(dǎo)V4+離子的形成，從而實現(xiàn)晶格間距的擴張。同時，水合釩酸鹽繼承了V2CTx?MXene的本征導(dǎo)電性，促進鋅離子的擴散動力學(xué)的提升。同時，預(yù)嵌入的Mn離子可以有效提升水合釩酸鹽的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性。該研究證明離子預(yù)嵌入的MXene衍生水合釩酸鹽是一種有潛力的多價態(tài)金屬離子電池正極材料，為MXene衍生物的應(yīng)用擴展了新的思路。

本信息源自互聯(lián)網(wǎng)僅供學(xué)術(shù)交流 ，如有侵權(quán)請聯(lián)系我們立即刪除。