用于可充电水性锌离子电池的Ti3C2@ε-MnO2电极

摘要：

可充电水性锌-氧化锰(Zn-MnOx)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MnOx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(Tx,如=O、?F、?OH)的二维层状过渡金属碳化物(MXene)Ti3C2Tx材料作为MnOx颗粒的良好载体.基于化学终端的电负性,Mn2+能够与其产生强静电吸引,从而嵌入Ti3C2Tx MXene材料层间并吸附在其表面,使生成的Mn3O4颗粒牢牢地锚定在Ti3C2Tx MXene上,形成了Ti3C2@Mn3O4复合材料.当作为水性锌离子电池的正极材料时,Ti3C2@Mn3O4在第1次充电过程中,完全转化为Ti3C2@ε-MnO2.由于Ti3C2Tx MXene材料优异的导电性及层状结构,使Ti3C2@ε-MnO2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?1)倍率下放电时,比容量高达440 mA·h·g?1,能量密度为607 W·h·kg?1,在1 C倍率下循环150次后,容量从270 mA·h·g?1增长至480 mA·h·g?1.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-MnOx电池在大规模储能装置上的应用成为可能.

关键词：可充电水性锌离子电池、Mn3O4、Ti3C2Tx MXene、Ti3C2@ε-MnO2电极、可充电电池

所属期刊栏目：39

分类号：TB34(工程材料学)

资助基金：乐山师范学院高层次人才引进科研启动项目;乐山市科技局重点项目

在线出版日期：2022-11-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：4631-4641