先进材料与能源器件组在MXene铝电池储能材料领域取得新进展

近日，我院先进材料与储能器件团队李战雨博士在二维无机化合物（MXene）铝电池储能机理以及研究方面取得新进展。相关工作“Two-dimensional V₂C@Se (MXene) composite cathode material for high-performance rechargeable aluminum batteries”发表在Energy Storage Materials（2022, 46, 138），硕士研究生吕文戎为第一作者，李战雨博士为通讯作者。

MXene材料由于其独特的二维层状结构、优异的导电性和高比表面积用于储能领域表现出优异的倍率特性和循环性能，其自支撑特性也有利于提高器件的体积密度，是一种理想的电极材料。与锂离子电池相比，可充电铝电池作为一种潜在的更安全、更便宜、更大容量的储能装置受到越来越多的关注和研究。鉴于此，作者通过氟化锂和浓盐酸刻蚀及硒化处理成功地制备了二维层状结构(V₂C@Se)。XPS、EELS和电化学分析发现该化合物的可逆氧化还原反应主要包括V²⁺/V³⁺、V⁴⁺/V⁵⁺和Se^2-/Se²⁺。DFT计算发现，[AlCl₄]^-在V₂C@Se表面上的吸附和扩散比V₂C更有利于[AlCl₄]^-的储能。实验结果显示，此化合物在1 A g^-1下可提供402.5 mAh g^-1的可逆比容量，即使1000次循环后仍能保持119.8 mAh g^-1。此工作为探索MXene在储能领域上的发展开辟了新的研究方法和方向。

以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金和河北大学高层次引进人才项目资助。

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.01.019