MXene成果登《AM》！可為可充電 Na-O2 電池提供大電流密度
01??摘要
金屬陽極是先進(jìn)鈉金屬電池（例如Na-O2電池）的關(guān)鍵部件。設(shè)計(jì) 3D 限制支架是構(gòu)建無枝晶鈉金屬陽極的一種有前景的策略；然而，大電流密度（>10 mA cm?2）下的循環(huán)穩(wěn)定性仍然難以實(shí)現(xiàn)。新型輕質(zhì)纖維狀羥基化 Ti3C2 (h-Ti3C2) MXene 支架，具有階梯式親鈉梯度結(jié)構(gòu) (h-M-SSG)，其厚度可以控制 (80?250 μm)。親鈉梯度結(jié)構(gòu)（由h-Ti3C2調(diào)節(jié)）可以有效誘導(dǎo)鈉離子優(yōu)先沉積在支架底部，從而抑制枝晶生長。h-M-SSG/Na基對稱電池在高電流密度（40 mA cm?2）和高截止容量（40 mAh cm?2）下表現(xiàn)出低極化電壓和長循環(huán)壽命。此外，具有 h-M-SSG/Na 陽極的 Na-O2 電池在 1000 mA g?1 和 1000 mAh g?1 下循環(huán) 45 次后表現(xiàn)出 0.137 V 的低電位間隙。這種沉積調(diào)節(jié)策略將激發(fā)高性能鈉金屬陽極電池 3D 支架的設(shè)計(jì)。
02??精彩亮點(diǎn)
提出了一種新型的鈉離子電池負(fù)極材料，h-M-SSG/Na，具有較高的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
采用原位剝離法制備了h-Ti?C?/CNTs復(fù)合材料，并將其作為鈉離子電池的負(fù)極材料，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。
研究了h-M-SSG/Na電極在鈉-O?電池中的性能，發(fā)現(xiàn)其具有較高的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
03??制備 h-Ti?C?/CNTs 混合物的具體步驟是什么？
制備 h-Ti?C?/CNTs 混合物的具體步驟如下：
首先，將 h-Ti?C? 粉末和 CNTs 粉末按一定比例混合均勻。
然后，將混合物放入球磨罐中，加入適量的乙醇作為球磨介質(zhì)。
將球磨罐放入行星式球磨機(jī)中，進(jìn)行球磨處理，直至達(dá)到所需的粒徑和形貌。
最后，將球磨后的混合物進(jìn)行干燥處理，即可得到 h-Ti?C?/CNTs 混合物。
需要注意的是，球磨時(shí)間和球磨介質(zhì)的種類和用量都會影響混合物的性能，因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。
04??圖文參考
05??總結(jié)
設(shè)計(jì)具有親鈉梯度結(jié)構(gòu)的新型輕質(zhì)3D支架h-M-SSG，它可以有效誘導(dǎo)鈉優(yōu)先沉積在陽極底部。這種親鈉梯度結(jié)構(gòu)顯著提高了支架對高電流密度和容量的承受能力。其厚度受到控制，范圍為 80 至 250 μm。基于h-M-SSG/Na的對稱電池在高電流密度（高達(dá)40 mA cm?2）和容量下表現(xiàn)出低極化電壓和長循環(huán)壽命（高達(dá) 40 mAh cm?2）。此外，基于h-M-SSG/Na的Na-O2電池在1000 mA g?1（相當(dāng)于0.14 mA cm?2）和1000 mAh g?1（相當(dāng)于0.14）下循環(huán)45次后表現(xiàn)出低電位差為0.137 V mAh cm?2)，容量和倍率性能沒有明顯減弱。這種沉積調(diào)節(jié)策略可能會激發(fā)高性能鈉金屬陽極 3D 支架的設(shè)計(jì)。
06??參考文獻(xiàn)
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* 文獻(xiàn)資料?DOI: 10.1002/adma.202106565
