钾离子电池（PIBs）由于其低成本和与锂离子电池相似的储能机理而受到越来越多的关注。考虑到K⁺（1.38Å）尺寸大，结构稳定性差，电化学氧化还原反应动力学差，山东大学材料科学与工程学院的尹龙卫教授课题组，采用静电吸引自组装的方法，精心设计了新型PDDA-NPCN/Ti₃C₂杂化材料作为PIBs阳极，而富氮多孔碳纳米片（NPCNs）则来源于金属-六胺骨架。PDDA-NPCN/Ti₃C₂复合材料具有叠层结构和较大的比表面积，可以保证Ti₃C₂与NPCNs之间的紧密接触，有效地利用两种组分和更易接近的活性位点。这些杂化材料提供了更大的层间距和独特的三维互连导电网络，以加速离子/电子传输速率。同时，由于对快速充放电过程中相变引起的体积变化具有良好的耐受性，稳健的杂化材料具有较高的化学稳定性。DFT计算进一步表明，PDDA-NPCN/Ti₃C₂杂化体系有效地降低了K⁺的吸附能，加速了反应动力学。这些杂交种具有显著的协同效应，在0.1 A g^-1下循环300次后，其可逆容量高达358.4 mA h g^-1，在1.0 A g^-1下循环2000次内，其长循环稳定性仅为252.2 mA h g^-1，每次循环降解率仅为0.03%。这项工作为储能装置中进一步的自组装混合动力装置铺平了道路。

Ruizheng Zhao, Haoxiang Di, Xiaobin Hui, et al. Self-assembled Ti₃C₂ MXene and N-rich porous carbon hybrids as superior anodes for high-performance potassium-ion batteries. Energy & Environmental Science, 2019.

DOI: 10.1039/C9EE03250A

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ee/c9ee03250a#!divAbstract