MoS2/MXene高性能钾离子电池

【研究背景】

电化学储能装置在过去的几十年中受到了广泛的关注。锂离子电池(LIBs)自1991年商业化以来，一直在便携式电子设备、电动汽车和智能电网领域的可充电电池市场占据主导地位。但是，由于锂在地壳中的稀缺性和分布不均匀性，迫切需要开发新一代储能装置。虽然可充电钠离子电池由于与锂的化学性质相似，被认为是锂电池的有前途的替代品，但大规模的应用仍然很遥远。另外，基于钾离子的储能设备由于与锂和钠具有相似的物理和化学性质，且地球资源丰富且成本低廉，因此受到了人们的特别关注。

【成果简介】

最近，吉林师范大学聂平教授课题组在国际知名期刊 Journal of Power Source 上发表一篇题目为: Nanosheets assembled layered MoS₂/MXene as high performance anode materials for potassium ion batteries 研究论文。文章对MoS₂修饰的Ti₃C₂-MXene的钾离子电池性能进行了探究。

在此基础上，设计并制备了层状Ti₃C₂Tx MXene/MoS₂纳米复合材料，作为KIBs的新型阳极材料。该二硫化钼纳米片垂直地固定在导电的MXene衬底上，形成分层的二维结构，不仅方便了离子和电子的快速传输，而且有效地容纳了MoS₂纳米片的大体积膨胀，防止了MXene纳米片的堆叠。研究了不同添加量的MXene对钾离子形态和钾离子储藏性能的影响。由于其独特的层状结构、高导电性和优良的伪电容性，在50 mA g^-1时其可逆容量可达290.7mAh g^-1，对钾离子电池具有高倍率容量和长循环稳定性。本工作为设计具有层状MXene和二维过渡金属硫族化物的高性能电极材料提供了思路，为开发钾离子储能器件的先进材料开辟了新途径。

【图文导读】

图1.合成流程及SEM、TEM表征

图2. 物理表征

图3. 钾离子电池性能测试