国内刊号：11-1801/TB
国际刊号：1000-3851
发布日期:
作者：黄兰香, 罗旭峰,
关键词：可充电水性锌离子电池, Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>, Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub><i>x</i></sub> MXene, Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>@ε-MnO<sub>2</sub>电
可充电水性锌-氧化锰(Zn-MnO<sub><i>x</i></sub>)电池具有成本低、安全性高、易于安装等特点，成为太阳能及风能储能装置的最佳选择。由于MnO<sub><i>x</i></sub>导电性欠佳，导致电池循环性能较差，为解决此问题，本文采用导电性优异、具有丰富化学终端(T<sub><i>x</i></sub>，如=O、—F、—OH)的二维层状过渡金属碳化物(MXene) Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub><i>x</i></sub>材料作为MnO<sub><i>x</i></sub>颗粒的良好载体。基于化学终端的电负性，Mn<sup>2+</sup>能够与其产生强静电吸引，从而嵌入Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub><i>x</i></sub> MXene材料层间并吸附在其表面，使生成的Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>颗粒牢牢地锚定在Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub><i>x</i></sub> MXene上，形成了Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>@Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>复合材料。当作为水性锌离子电池的正极材料时，Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>@Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>在第1次充电过程中，完全转化为Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>@ε-MnO<sub>2</sub>。由于Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub><i>x</i></sub> MXene材料优异的导电性及层状结构，使Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>@ε-MnO<sub>2</sub>电极展现出了优异的动力学和电化学性能，在0.2 C (1 C=308 mA·h·g<sup>?1</sup>)倍率下放电时，比容量高达440 mA·h·g<sup>?1</sup>，能量密度为607 W·h·kg<sup>?1</sup>，在1 C倍率下循环150次后，容量从270 mA·h·g<sup>?1</sup>增长至480 mA·h·g<sup>?1</sup>。优异的电池性能，简单的材料制备方法再加上低成本、高安全性及易于组装的特性，使可充电水性Zn-MnO<sub><i>x</i></sub>电池在大规模储能装置上的应用成为可能。
来源：2022年第10期
《复合材料学报》期刊编辑部