研究摘要

锂金属是一种非常有潜力的高能量密度可充电电池的负极材料。然而，锂电镀/剥离过程中发生的不利的枝晶生长与体积变化，限制了其实际的应用。近日，先进输电技术国家重点实验室盛鹏教授、中科院化学所辛森研究员研究团队在《Rare Metals》发表最新成果，通过一步水热的方式制备一种硼（B）掺杂的3D层状MXene Ti3C2Tx 作为锂金属负极的宿主。由于具有均匀的B掺杂，所制备的3D多层MXene纳米片提供了更多的锂金属成核位点，因此，沉积的锂金属负极表现出又跌循环稳定性与较高的库伦效率。在使用相同宿主材料的情况下，与LiFePO4正极匹配的3D锂负极所组成的锂金属电池，具有较长的循环寿命与优异的电化学稳定性。该工作为用于高性能锂金属负极宿主材料的合理化设计与成分调控启发了新的思路。

图文导读

图1. Ti3C2Tx 与B掺杂Ti3C2Tx的物相表征与Li沉积/剥离过程示意图。

图2. Ti3C2Tx 与B掺杂Ti3C2Tx的电化学性能测试。

图3. B掺杂Ti3C2Tx锂电镀过程示意图基SEM图像。

图4. 基于所制备的B掺杂Ti3C2Tx锂金属负极所组装的全电池电化学性能。

总结

以B掺杂Ti3C2Tx 3D骨架作为锂金属负极宿主，可实现稳定且无枝晶的同步实现。所设计的MXene基负极在不同的测试条件下均可以保证良好的循环稳定性。同时，基于B掺杂的3D MXene基锂负极与LiFePO4正极所组装而成的全电池器件表现出了相对优异的循环稳定性与倍率性能。为构建稳定的3D层状锂金属负极与硼掺杂材料的应用提供了新的思路。

文献链接

https://doi.org/10.1007/s12598-021-01944-5

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