《三维抗坏血酸预插层多孔Ti₃C₂T_xMXene结构中封装多电子CoCO₃纺锤状纳米团簇以实现优异的锂存储》,吴晓超#,张鹏涛#,范爽*,胡江涛,罗兆艳,张黔玲,邓立波,蒋先涛,任祥忠*（1深圳大学）,于2023年11月在ACS可持续化学与工程期刊以通讯作者在深圳大学化学环境与工程学院发表。

摘要：开发具有优异电化学反应动力学的先进过渡金属碳酸盐负极材料，对于高性能碱金属离子电化学储能具有巨大潜力。然而，电导率低、结构稳定性差和反应动力学缓慢阻碍了它们的实际应用。利用碳酸钴（CoCO₃）的多电子转化反应和3D多孔抗坏血酸（AA）预插层Ti₃C₂T_x（AA-Ti₃C₂T_x）杂化物丰富的表面活性反应位点的优势，我们精心制造了CoCO₃/AA-Ti₃C₂T_x结构，CoCO₃纺锤状纳米团簇均匀分布在3D多孔AA-Ti₃C₂T_X混合物中。AA-Ti₃C₂T_X杂化物具有扩大的层间距和更高的活性表面积，不仅为电荷转移和扩散提供畅通的离子/电子通道，防止循环过程中CoCO₃纺锤状纳米团簇的重新堆积，而且增强了快速动力学和长期稳定性。此外，CoCO₃纺锤状纳米团簇可以有效缩短Li⁺扩散路径长度并提供更多暴露的氧化还原位点以提高产能利用率。因此，CoCO₃/AA-Ti₃C₂T_x阳极在200次循环后显示出987.6 mAh g^-1（在200 mA g^-1下）的超高可逆容量，以及出色的倍率性能（500次循环后在2000 mA g-1 下为547.2 mAh g^-1）。特别是，异位和原位表征表明，CoCO₃/AA-Ti₃C₂T_x在锂化过程中经历了可逆演化，进行了C¹→C⁴⁺的深度分解。令人印象深刻的是，具有CoCO₃/AA-Ti₃C₂T_x阳极的全电池(CoCO₃/AA-Ti₃C₂T_x//LCO)在200 mA g^–1下实现了令人满意的742.1 mA h g^–1能量密度和较低的容量衰减率。我们的研究可能会进一步鼓励针对高性能可充电电池的先进过渡金属碳酸盐架构的设计。