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利用纳米铁电材料的优势:BaTiO3/MXene(Ti3C2Tx)复合材料提升锂存储性能

能源学人  · 公众号  ·  · 2024-08-14 10:03
    

主要观点总结

该文章主要介绍了利用水热法合成的BaTiO3/少层Ti3C2Tx(MXene)复合材料在锂离子电池中的应用。该复合材料结合了BaTiO3纳米颗粒和少层Ti3C2Tx纳米片的优点,实现了高效的锂存储和出色的电化学性能。文章详细描述了合成过程、结构表征、电化学性能测试和理论计算等方面的内容。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

二维MXene因其广泛的反应表面和伪电容特性在LIBs中受到关注。Ti3C2Tx作为MXene的代表性成员,具有电导率高和锂离子扩散能垒低的优点,但仍面临易堆叠和氧化的问题。BaTiO3作为铁电材料,具有自发极化特性,在能源储存领域引起关注。将其集成到电池的各个组件中成为研究热点。

关键观点2: 工作简介

近日,新加坡国立大学许国勤教授课题组通过简便的水热法在少层Ti3C2Tx纳米片表面原位形成BaTiO3纳米颗粒。该复合材料在锂离子电池中展现出优势,展现出高容量、良好的循环性能和倍率性能。

关键观点3: 研究成果

1. 通过水热法成功制备了BT/f-Ti3C2Tx复合材料,实现了BaTiO3纳米颗粒在f-Ti3C2Tx纳米片上的均匀分布。2. 复合材料的电化学性能得到显著提升,如在10 A g-1的电流密度下,容量高达84 mAh g-1,接近原始Ti3C2Tx电极的五倍。3. BaTiO3纳米颗粒的引入形成了薄而粘附性良好的固体电解质界面层(SEI),延长了电池寿命。4. PFM测试证实了BaTiO3纳米颗粒的铁电性,DFT计算进一步揭示了其锂存储能力。5. 复合材料的制备为理性设计铁电复合材料提供了新的方向,并扩展了铁电材料在储能领域的应用潜力。


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