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SnO2/ Ti3C2复合材料的制备及储锂性能研究

2021-06-04刘青青

科技经济导刊 2021年14期
关键词:复合材料

刘青青,张 清

(西华师范大学,四川 南充 637000)

1. 概述

锂离子电池(LIBs)不可避免的商业化,在过去30年里极大地刺激了储能技术的发展,特别是电动汽车和电网[1]。但由于商业石墨阳极理论容量低(372 mAh·g−1),其有限的能量输出阻碍了高能量/功率密度电源的发展[2]。SnO2由于无毒、成本低、理论比容量高等优点,被认为是最有应用前景的负极材料。但是由于其较低的电子运输能力以及循环过程中的体积膨胀,导致电极结构严重受损,造成循环能力差、容量衰减快[3]。近年来,一种新型的二维过渡金属碳化物(MXenes)因其亲水性和导电性而引起了人们的广泛关注,使得MXenes在储能方面的应用迅速成为人们关注的焦点。通过选择性蚀刻MAX中的A元素,从三元层状MAX相中获得了MXenes[4]。MAX是三元碳化物/氮化物或碳氮化合物Mnn+1AXn的缩写,其中M代表早期过渡金属,A代表III/IV主族元素,X=C/N,n=1-3[5]。到目前为止,已经有超过12种MXenes通过选择性地剥离MAX相实验合成。作为MXene的代表,由Ti3AlC2衍生而来的Ti3C2是研究最广泛的[6]。

在本文中,通过简单的静电相互作用将SnO2纳米粒子均匀锚定在Ti3C2上。SnO2与Ti3C2层之间较大的原子界面接触不仅减少了材料聚集造成的电活性表面损失,而且减轻了锂插入/提取过程中的体积变化,提高了其导电性,抑制了循环过程中容量的下降,且SnO2/ Ti3C2复合材料表现出良好的循环、倍率性能。

2. 实验部分

2g Ti3AlC2用LiF和HCl刻蚀, 35℃下搅拌24h,水洗涤至pH约为6。重新分散在50mL H2O中,在氮气保护下,超声1h,3500 rpm/min下离心1h,收集其墨绿色上清液即为少层Ti3C2,后续实验中所用Ti3C2均为少层Ti3C2。……

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