用于可充电水性锌离子电池的Ti3C2@ε-MnO2电极

作者：黄兰香^*; 罗旭峰

来源：复合材料学报, 2022, 39(10): 4631-4641.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20211123.002

• 可充电水性锌离子电池
• Mn3O4
• Ti3C2Tx MXene
• Ti3C2@ε-MnO2电极
• 可充电电池

可充电水性锌-氧化锰(Zn-MnOx)电池具有成本低、安全性高、易于安装等特点，成为太阳能及风能储能装置的最佳选择。由于MnOx导电性欠佳，导致电池循环性能较差，为解决此问题，本文采用导电性优异、具有丰富化学终端(Tx，如=O、-F、-OH)的二维层状过渡金属碳化物(MXene) Ti3C2Tx材料作为MnOx颗粒的良好载体。基于化学终端的电负性，Mn2+能够与其产生强静电吸引，从而嵌入Ti3C2Tx MXene材料层间并吸附在其表面，使生成的Mn3O4颗粒牢牢地锚定在Ti3C2Tx MXene上，形成了Ti3C2@Mn3O4复合材料。当作为水性锌离子电池的正极材料时，Ti3C2@Mn3O4在第1次充电过程中，完全转化为Ti3C2@ε-MnO2。由于Ti3C2Tx MXene材料优异的导电性及层状结构，使Ti3C2@ε-MnO2电极展现出了优异的动力学和电化学性能，在0.2 C (1 C=308 mA·h·g-1)倍率下放电时，比容量高达440 mA·h·g(-1)，能量密度为607 W·h·kg-1，在1 C倍率下循环150次后，容量从270 mA·h·g-1增长至480 mA·h·g-1。优异的电池性能，简单的材料制备方法再加上低成本、高安全性及易于组装的特性，使可充电水性Zn-MnOx电池在大规模储能装置上的应用成为可能。

• 单位
  乐山师范学院