MoS2新型複合材料構建高性能鋅離子電池正極材料

近期,華中科技大學和桂林理工大學研究者共同采用一步水熱法合成了MoS2新型複合材料——1T-MoS2/Ti3C2 MXene充放電網絡异質結構,并應用于高性能鋅離子電池正極材料中,能使該電池實現高效的充放電目標。

1T-MoS2/Ti3C2 MXene异質結構示意圖(圖源:F.Long/Chemical Engineering Journal)

1T-MoS2/Ti3C2 MXene异質結構示意圖(圖源:F.Long/Chemical Engineering Journal)

衆所周知,鋰離子電池已經主導了動力電池市場,但是由于它存在安全性低、功率密度小、成本高和部分原材料難以獲得的不足,所以在固定式儲能領域的應用受到限制。因此,開發非鋰電體系的電池如水系鋅離子電池以滿足不同應用場景的需求變得至關重要。

鋅離子電池因其低成本、高安全性、高功率密度和環境友好等特點,而在以削峰填穀、風光電配儲、備用電源等爲代表的固定式儲能領域具有廣闊的應用前景。但是,該電池同樣存在一定的缺陷,比如正極材料導電性差和擴散動力學行爲緩慢等。

1T-MoS2/Ti3C2 MXene正極的儲能機理(圖源:F.Long/Chemical Engineering Journal)

1T-MoS2/Ti3C2 MXene正極的儲能機理(圖源:F.Long/Chemical Engineering Journal)

爲了解决鋅離子電池的上述不足以及彌補純MoS2導電性差和不活躍的問題,華中科技大學和桂林理工大學研究者共同構建了1T-MoS2/Ti3C2 MXene异質結構。研究表明,异質結構的內生電場可以作爲電荷轉移力,有效促進電子的轉移;1T-MoS2具有較大的層間距和較高的導電性;Ti3C2 MXene具有豐富的表面官能團、可調的層間距和較强的電子導通能力;1T-MoS2/Ti3C2 MXene异質結構因具有良好的導電性、電化學穩定性和較快的電子傳輸能力,而能顯著提高鋅離子電池正極材料的倍率性能和循環穩定性。

該研究成果已以“Ultrastable and ultrafast 3D charge-discharge network of robust chemically coupled 1T-MoS2/Ti3C2 MXene heterostructure for aqueous Zn-ion batteries”爲題發表在Chemical Engineering Journal上。

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