
六方MAB相(h-MAB)因其具有剥离成MBene的潜力而受到关注。类似于MXene,预计其在锂离子电池应用中很有前景。然而,MBenes的合成成本较高,给其在电池中的应用带来了挑战。
在此,西北工业大学王俊杰团队采用简单的球磨处理提高h-MAB相Ti2InB2的纯度并引入铟缺陷,从而提高电导率并产生丰富的活性位点。合成的具有铟缺陷的Ti2InB2(VIn-Ti2InB2)表现出优异的电化学性能,特别是在电流密度为5 A g−1(5000次循环,平均容量衰减为0.0018%)和10 A g−1(15 000 次循环,平均容量衰减为 0.093%)的条件下。
总之,该工作提出了涉及双重氧化还原反应的 VIn-Ti2InB2 电荷存储机制,其中缺陷促进了In-Li合金反应以及与TiB层中 Li 的氧化还原反应。最后,锂离子全电池在0.5 A g−1下350个循环后表现出优异的循环稳定性。
图1. 电池性能
总之,该项工作提出通过球磨方法将铟缺陷引入 h-MAB 相 Ti2InB2 中。研究表明,作为LIB负极的铟缺陷Ti2InB2 MAB相(VIn-Ti2InB2)实现了高达600 mAh g−1的大锂存储容量。 具体而言,首先,球磨过程降低了h-MAB相的粒径,导致表面积增加并暴露出更多的铟原子,从而促进锂离子与铟原子之间的反应形成锂铟合金化,有助于提高容量。其次,在Ti2InB2结构中引入铟缺陷降低了锂离子的扩散能垒,有利于界面电子/质量传递并提高了倍率性能。此外,受益于h-MAB相的结构优势,VIn-Ti2InB2电极表现出优异的长期循环稳定性。因此,该项研究为提高合金材料的性能和稳定性开辟了新途径。
图2. VIn-Ti2InB2电池储能机制示意图
Defect Engineering of Hexagonal MAB Phase Ti2InB2 as Anode of Lithium‐Ion Battery with Excellent Cycling Stability, Advanced Science 2024 DOI: 10.1002/advs.202308589