江南大学多名学者联合发文：Ti3C2Tx MXene@metal有机框架衍生的珠状碳纳米纤维异质结构气凝胶，用于增强锂/钠存储性能
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Journal of Power Sources
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Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x</sub> MXene@metal-organic frameworks-derived bead-like carbon nanofibers heterostructure aerogel for enhanced performance lithium/sodium storage
Li Z.; Long Z.; Dai H.; Yan Z.; Liu K.; Qiao H.; Wang K.; Li W.
Published：2024-06-30
DOI：10.1016/j.jpowsour.2024.234586
研究背景
在当今社会，随着电子设备的普及和新能源汽车的发展，锂离子电池和钠离子电池等储能技术变得越来越重要。然而，传统的材料在这些电池中存在聚集和自堆叠等问题，限制了它们的商业应用。这些挑战促使研究人员寻找新的解决方案。
研究内容
一项最新研究发表在《Journal of Power Sources》上，介绍了一种创新的多孔Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x</sub> MXene基异质结构气凝胶。这种结构采用了独特的金属有机框架（MOF）衍生的珠状结构，由MIL-88 A沿氮掺杂碳纳米纤维的径向排列和层状Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x</sub> MXene纳米片组成。通过静电纺丝、原位生长、焙烧和冷冻干燥等方法制备而成。这种MOF衍生的珠状结构异质结构气凝胶复合材料实现了离子/电子的快速扩散，提供了结构耐久性，从而减轻了MXene纳米片的堆积。这种创新设计解决了体积膨胀问题，为锂离子/钠离子的传输提供了额外通道。因此，得到的MOF-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>@碳@Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x</sub> MXene复合纳米纤维在LIBs和SIBs中表现出高速率性能，LIBs在10 A g<sup>−1</sup>下达到202 mAh g<sup>−1</sup>，SIBs在5 A g<sup>−1</sup>下达到98 mAh g<sup>−1</sup>。在LIBs中，经过2000个循环后，以2 A g<sup>−1</sup>的速率获得了401 mAh g<sup>−1</sup>的容量，而在SIBs中，经过1000个循环后，以1 A g<sup>−1</sup>的速率获得了197 mAh g<sup>−1</sup>的容量。
研究意义
这项研究的创新之处在于提出了一种全新的复合纳米纤维结构，有效解决了传统MXene纳米片的聚集和自堆叠问题，为锂/钠储能系统的性能提升提供了新思路。这一突破有望推动电池技术的发展，为未来的可再生能源领域带来更多可能性。
通过这项研究，科学家们为我们展示了如何通过创新设计和结构优化来提升储能材料的性能，为未来更高效、更可靠的电池技术铺平道路。
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