Small:超薄壁的Bi₂S₃纳米卷/MXene复合材料用于高容量和快速的锂存储

为了满足人们日益增长的需求,开发一种能量密度高、充放电速率快的电源显得尤为重要。因此,开发先进的电极材料是当务之急。MXene作为一种新兴的二维材料,由于其拥有较大的比表面积,极高的电导率和可调节的官能团等特点,在能量存储和转化领域受到了广泛关注。

过渡金属硫化物具有较高的理论容量作为锂离子电池的负极材料受到了人们的普遍关注。其中三硫化二铋(Bi2S3)作为一种层状结构材料,具有较高的理论比容量(625 mAh g−1),是各种过渡金属硫化物中最有潜力的替代品之一。然而,Bi2S3在嵌脱锂的过程中体积发生较大的变化导致电极材料的粉化,因而其实际应用受到了极大限制。

近日,哈尔滨工程大学闫俊教授课题组提出了一种简单的真空辅助室温相转移的方法将MXene纳米片从水中转化到有机溶液中,采用原位生长策略在MXene表面沉积超薄壁的Bi2S3纳米卷,制备出Bi2S3/MXene复合材料并作为锂离子电池的负极材料,获得了优异的电化学性能。该复合材料在0.1和5 A g−1时的放电容量分别为849和541 mAh g−1,在1A g−1的电流密度下循环600次后,仍然可以提供541 mAh g−1的高比容量,证明了其具有极佳的循环稳定性。此外,简单的真空辅助室温相转移策略也为研究人员拓展MXene的潜在应用提供了启示。

哈尔滨工程大学博士研究生邹争光为本文第一作者,闫俊教授和王倩副教授为论文的共同通讯作者。

作者简介:

闫俊,哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院教授,博导。入选国家万人计划青年拔尖人才支持计划、2018-2021年全球高被引学者。获全国百篇优秀博士学位论文提名奖、黑龙江省自然科学一等奖2项。近来年在Energy Environ. Sci.Adv. Mater.Adv. Energy Mater.ACS NanoAdv. Funct. Mater.Nano Energy等国际期刊上发表SCI收录论文180余篇,累计SCI他引19,000余次,H-index为51,27篇论文入选ESI高被引论文,11篇论文入选ESI热点论文,获授权发明专利7项,承担10余项科研项目。

论文信息:

Ultrathin-Walled Bi2S3 Nanoroll/MXene Composite toward High Capacity and Fast Lithium Storage

Zhengguang Zou, Qian Wang*, Kai Zhu, Ke Ye, Guiling Wang, Dianxue Cao, Jun Yan*

Small

DOI: 10.1002/smll.202106673

原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202106673