由于MXenes具有优良的导电性和优异的机械性能，在高效储能方面显示出巨大的前景。然而，MXenes在电化学储能方面的实际应用受到层重堆积和表面氧化问题的限制。本文通过一步碱化和氧化，制备了一种独特的具有扩展MXene层间距的三明治状Na₂Ti₃O₇纳米片/ Ti₃C₂ MXene复合材料(NTO@MXene)。独特结构的NTO@MXene缩短了离子扩散距离，促进了电解液的渗透，有利于高性能充电电池。因此，NTO@MXene复合材料作为锂离子电池的阳极电极具有卓越的速率性能(在4 a g⁻¹时159 mAh g⁻¹)和长寿命循环性能(在1200次循环后4 a g⁻¹时容量保持接近100%)。当用作钠离子电池阳极时，电极在0.1 a g⁻¹时也获得了103 mAh g⁻¹的非凡容量，在3000次循环后，在2 a g⁻¹的高电流密度下，具有70%的容量保持。
 
图1  NTO@MXene复合材料的合成过程示意图。
 
图2. (a) Ti3C2Tx MXene的SEM图像。(b,c) NTO@MXene复合材料的侧视图和俯视图SEM图像和(d)NTO@MXene合成物的TEM图像。(e,f) Ti3C2Tx的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像MXene和NTO@MXene复合。(g−k) NTO@MXene的TEM和元素(Na, Ti, C, O)映射图像。
 
图3 (a) NTO@MXene复合材料、MXene和NTO的XRD图案。(b) NTO@MXene复合材料、MXene和NTO的拉曼光谱。(c) NTO@MXene复合材料、MXene和NTO的氮吸附-解吸等温线。(d) NTO@ MXene复合材料的全XPS光谱。(e) Ti 2p和(f) Na 1s NTO@MXene的XPS光谱。
 
图4. LIB电化学表征:(a) NTO@MXene、NTO和MXene阳极在0.1 a g⁻¹下的循环性能;(b) NTO@MXene、NTO和MXene阳极的速率性能;(c) NTO@MXene在4A g⁻¹条件下的长循环性能。
  图5。(a) NTO@MXene在不同扫描速率下的CV曲线，(b)利用log i和log v图之间的关系确定b值，(c) NTO@MXene在0.1 mV s−1时电容控制的贡献，(d)不同扫描速率下电容控制的容量贡献趋势。
  图6. SIB电化学表征:(a) NTO@MXene、NTO和MXene阳极在0.1 a g⁻¹下的循环性能;(b) NTO@MXene、NTO和MXene阳极的速率性能;(c) NTO@MXene在2 A g⁻¹时的长循环性能
 
      相关科研成果由上海应用技术大学化学与环境学院Yanshan Huang 等人于2022年发表在The Journal of Physical Chemistry C (https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c05670)上。原文：Sandwich-like Na₂Ti₃O₇ Nanosheet/Ti₃C₂ MXene Composite for High-Performance Lithium/Sodium-Ion Batteries。

转自《石墨烯研究》公众号