尽管Mxene广泛应用在大量储能系统中,但高本征电压平台的缺乏,导致其放电特性较差。
近日,香港城市大学支春义教授,Jun Fan报道了研究了Nb2CTx MXene在高浓度水环境中的电化学性质,并延长其电压窗口。
文章要点
1)令人惊讶的是,当扫描电压窗口从2.0 V扩展到2.4 V时,Nb2CTx MXene电极表现出完全不同的电化学性能。更具体地说,当电压终止于2.0 V时,器件表现出典型的电容行为。与之形成鲜明对比的是,当扫描电压扩大到2.4 V时,电池特性逐渐出现,取代了电容特性。最终的Nb2CTx/Zn电池实现了1.55 V的显著电压平台。同时,在0.5 A g-1下的放电容量和能量密度提高到145 mAh g-1和146.7 Wh kg-1,是2.0 V时的264%和292%。
2)研究人员揭示了锌离子的扩散过程和差异,并将其归因于高压扫描诱导的Zn2+活性寄主位点的不同。在重复Zn2+插入/提取过程中,Nb2CTx MXene的相组成和层状结构保持稳定,循环1800次,容量保持95%。
这项工作首次记录了电池型MXene电极具有明显的1.55 V的电压平台,完全不同于所有报道的MXene同类产品,并超过了包括MnO2, V2O5, MoS2,以及其他材料等大多数成熟的锌离子电池正极。
参考文献
Li et al., Intrinsic voltage plateau of a Nb2CTx MXene cathode in an aqueous electrolyte induced by high-voltage scanning, Joule (2021)
DOI:10.1016/j.joule.2021.09.006
https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.09.006