电工研究所在高性能mxene基锂离子电容器研究中取得新进展
来源：电工研究所|发布时间：2021-07-28|【 】
近日，电工研究所马衍伟团队在高性能mxene复合材料制备、mxene基锂离子电容器研制方面取得新进展，相关研究成果发表于国际著名期刊《先进功能材料》（adv. funct. mater, 2021, 2104286）。
mxene作为一种新型二维过渡金属碳化物，具有与石墨烯类似的结构特点，在储能领域得到广泛研究。但mxene本身比容量低，因此构建合理的纳米结构、保留二维材料特征、引入高储锂容量成为了mxene在高性能电极材料应用方面的挑战。
前期，研究团队利用剥离ti3c2tx mxene时使用的四丁基铵离子（tba ）作为阳离子中间体，有效削减ti3c2tx和氧化石墨烯（go）之间的静电斥力，使两种二维材料形成面对面排列结构，制备出具有优异比容量和倍率性能的ti3c2tx/rgo复合负极材料（sci. bull. 2021, 66, 914-924）。在此基础上，研究团队利用水热法制备热力学稳定的1t相mos2，并在二维ti3c2tx上原位生长，制备出1t-mos2/d-ti3c2tx二维复合纳米材料。在水热过程中tba 嵌入mos2层间，扩大层间距离的同时为mos2注入额外电荷诱导其从2h向1t相转变。扩展的层间空间及1t相mos2的金属导电性为锂离子在1t-mos2/d-ti3c2tx的扩散降低了能量势垒，有效弥补了正负极之间的动力学差异。此后，采用1t-mos2/d-ti3c2tx作为负极，多孔石墨烯作为正极，组装成的高性能锂离子电容器能量密度最高可达188 wh/kg，功率密度最高可达13 kw/kg（以上数据基于电极材料质量），5000次充放电循环后容量保持率为83%。该研究表明1t-mos2/d-ti3c2tx作为高性能锂离子电容器的负极材料具有较好的应用前景，为高性能锂离子电容器的开发提供了新思路。
上述研究工作得到国家自然科学基金、中科院大连洁净能源研究院合作基金、中科院青年促进会等的支持。
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