【研究背景】

       目前，钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)、铝(Al)等离子电池因其丰富而低成本的原材料资源受到了极大的关注，有望用于大规模的储能系统中。在这些电池,K/K ⁺低标准氢氧化还原势(-2.92 V比她)相对于钠,镁,铝,等,和接近Li/Li⁺(-3.04 V比她),使钾离子电池理论上可以运行在一个更广泛的潜在的窗口,从而提供更高的能量密度。

【成果简介】

     最近，西安工业大学吴新明教授团队在国际知名学术期刊Journal of Materials Chemistry A上发表题目为：Interstratification-assembled 2D black phosphorene and V₂CT_x MXene as superior anodes for boosting potassium-ion storage的研究论文。本文将黑磷烯与V2C进行层间复合，制备出具有优秀储钾能力负极。

【图文导读】

图一.图示说明黑磷烯V₂CT_x合成过程。

图二.电子显微镜(SEM、TEM)及原子力显微镜(AFM）表征。

图三. XRD、Raman及XPS物理表征。

图四.BPE@V₂CT_x复合电极电化学性能测试。

图五. BPE@V₂CT_x复合电极储钾动力学分析。

图六. BPE@V₂CT_x复合电极储钾过程。

图七.BPE@V₂CT_x阳极钾离子吸附和扩散的理论计算。

【本文总结】

       综上所述，本文利用V₂CT_x的2D高导电性和BPE的高容量，通过层间组装策略，合理设计了BPE@V₂CT_x杂化阳极，以促进钾离子的存储。混合阳极具有显著的协同作用,实现较高的可逆容量593.6 mAh g^-1在 0.1 A g^-1级,远高于V₂CT_x (210 mAh g^-1),并且实现了在循环500圈以后高可逆容量570 mAh 0.1 A g^-1和良好的循环稳定性 (3000次循环后在0.2/2.0 A g^-1电流密度下具有485/261 mAh g^-1的比容量实现了91%、86%的容量保留率)。

文献链接：DOI: 10.1039/D0TA04506C