首次MXene气凝胶的锂电池应用

由于其极高的理论容量和最低的潜力，锂金属被认为是最理想的金属电池阳极。 但是，许多问题阻碍了其实际使用，如枝晶引起的寿命降低和较大的体积膨胀对锂电镀/剥离过程中的生长。在高电流下，这些挑战将变得更加严峻。由于其出色的导电性、快速离子传输和制备简单，Ti₃C₂ MXene被广泛的研究。理论和实验结果表明，Ti₃C₂具有高达2400 S cm^-1的电导率和0.07 eV的低锂离子扩散势垒。基于此，高性能的Ti₃C₂的超级电容器和电池性能已经有所报道。 

成果简介

     天津大学的罗加严教授与Chong Min Koo在国际知名期刊Angewandte Chemie发表了题目为“MXene Aerogel Scaffolds for High-Rate Lithium Metal Anodes”的论文。首次对MXene气凝胶用于锂金属阳极的工作进行了探索。凭借高金属电子电导率，快速锂离子输送能力和丰富的锂成核位点，这种支架可展示出高循环稳定性和电流密度高达10 mA cm^-2的低过电位。

图 1  MXene气凝胶作为锂金属阳极的示意图。

图 2  MXene气凝胶的制备。

图 3  MXene气凝胶的化学组成。

图 4  MXene气凝胶的电化学性能。

结 论

综上所述，提出了3D多孔Ti₃C₂ MXene气凝胶作为高速率锂阳极的支架。凭借高金属电子电导率，快速锂离子输送能力和丰富的锂成核位点，这种支架可展示出高循环稳定性和电流密度高达10 mA cm^-2的低过电位。这项工作制备了一种新型的锂电池阳极为非2D材料的高能量密度锂电池探索了新的道路。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201808714

信息来源：MXene学术