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AM：摻雜BF3的MXene雙層夾層實(shí)現(xiàn)可靠的鋰金屬負(fù)極

為在充放電過(guò)程中保持鋰在鋰金屬負(fù)極上可靠的沉積和剝離，表面改性是實(shí)現(xiàn)高能量密度電池的一個(gè)有希望的方法。

威斯康星大學(xué)密爾沃基分校Junjie Niu等報(bào)告了一種由原位形成的羧酸鋰有機(jī)層和鋰金屬表面的超薄BF₃摻雜單層Ti₃C₂ MXene組成的雙層夾層。

圖1 制備及表征

預(yù)先形成的蜂窩狀有機(jī)層作為人工SEI層穩(wěn)定了鋰金屬的表面。BF₃-MXene層進(jìn)一步增強(qiáng)了MXene表面和電解液之間的界面穩(wěn)定性。同時(shí)，帶有官能團(tuán)的大面積MXene表面表現(xiàn)出高親鋰性和優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性，大大降低了鋰的沉積/剝離能壘，這使得無(wú)枝晶鋰金屬負(fù)極成為可能。

圖2 半電池性能

結(jié)果，在對(duì)稱(chēng)電池的1000小時(shí)循環(huán)中實(shí)現(xiàn)了低于30 mV的低過(guò)電位。與NMC811配對(duì)的電池表現(xiàn)出82.1%的高初始庫(kù)倫效率（CE）。在1C下循環(huán)350次后達(dá)到了175.4 mAh/g的高容量保持，并且在長(zhǎng)時(shí)間的500次循環(huán)后，仍然保持著可靠的容量，而采用未改性鋰金屬的電池則迅速下降到74.2 mAh/g以下。另外，一個(gè)容量為475 mAh的軟包電池在長(zhǎng)時(shí)間的200次循環(huán)后表現(xiàn)出>90.2%的容量保持。

圖3 扣式和軟包電池性能

A BF3-Doped MXene Dual-Layer Interphase for Reliable Lithium Metal Anode. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202210111

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