近日,我校材料工程学院教师程娅伊等人在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》(IF=15.1,JCR Q1,中科院1区)发表题为“Chemically bonded MXene/SnSe2composite with special structural transformation as a high-performance anode for lithium and potassium ions battery”的研究论文。我校为第一完成单位,陕西科技大学和太原师范学院为共同合作单位,程娅伊为本文第一作者和通讯作者,我校教授谢辉和陕西科技大学教授黄剑锋为本文共同通讯作者。
该论文报道了一种通过溶剂热法合成的Sn-C键键合的MXene/SnSe2复合材料作为钾离子/锂离子电池的负极,复合材料中SnSe2纳米片垂直覆盖于MXene基体表面,而其中的MXene则是通过HF酸刻蚀的具有类“手风琴”的层状结构。当该复合材料作为钾离子电池负极时,在200 mA·g-1的电流密度下循环300圈后可逆容量保持在222.8 mAh·g-1;作为锂离子电池负极时,MXene/SnSe2表现出良好的循环稳定性(200 mA·g-1下循环300圈的容量为515.6 mAh·g-1)和倍率性能(1015.1 mAh·g-1/500 mA·g-1;496.2 mAh·g-1/5000 mA·g-1),即使在2000 mA·g-1的电流密度下循环500圈,容量仍可保持在322.6 mAh·g-1。进一步通过非原位SEM测试发现MXene/SnSe2电极在2000 mA·g-1下循环的过程中经历了结构重组过程,在最初的几圈循环中,SnSe2首先转变为网状结构然后原位粉化为许多纳米颗粒,这些SnSe2网络与纳米颗粒嵌在MXene层间与表面。尽管MXene/SnSe2电极经历了结构重组过程,但是仍然保持了完好的层状结构,该结构可为电子和离子提供快速迁移的通道,从而导致高的离子扩散速率和扩散控制的存储容量。本报道可为MXene与其他物质的复合及其作为负极材料提供结构设计方面的参考。
本研究依托我校材料工程学院航空材料表界面设计与应用陕西省高校工程研究中心,开展深入的实验和分析,对新能源材料领域的关键问题进行了有益的探索。
这项研究成果的发表是对程娅伊团队科研实力和学术水平的肯定,为学校在新能源材料领域的研究做出了重要贡献,提升了我校在国际学术界的声誉。(文、图/材料工程学院 李鑫 程娅伊 周兴志 审核/于方丽)