水系可充电镍锌电池面临的主要挑战是能量密度相对较低、循环稳定性较差,这主要是由于现有镍基正极的容量和可逆性有限。此外,这些正极的制备程序复杂且不易扩展,这使得它们在大规模储能方面的前景不佳。
在此,香港城市大学支春义教授利用MXene作为功能添加剂,有效改善了NiCo层状双氢氧化物(LDH)的电沉积制备。
文章要点
1)得益于镍泡沫(NF)与电镀溶液之间界面接触的改善以及基于MXene添加剂的电镀产物离子电导率的提高,所得无粘合剂NiCo LDH电极可实现超高面积负载(~65 mg cm-2),具有丰富的氧化还原反应活性表面,并保持了离子扩散和电荷转移的短传输路径。
2)制备的碱性 NiCo LDH 基电池具有高达 20.2 mAh cm2 (311 mAh g-1) 的高放电容量,并具有出色的倍率性能(120 mA cm-2 时为 9.6 mAh cm-2 或 148 mAh g-1)。由于 MXenes/LDH 基电极具有高结构和化学稳定性,因此在 10000 次循环后容量保持率为 88.6%,可实现出色的循环寿命。此外,还可以同时实现超高的面能量密度(31.2 mWh cm-2)和质量能量密度(465 Wh kg-1)。
这项工作启发了先进正极材料的设计,以开发高性能水系锌电池。
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Ze Chen, et al, MXene Supported Electrodeposition Engineering of Layer Double Hydroxide for Alkaline Zinc Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202411443
DOI: 10.1002/anie.202411443
https://doi.org/10.1002/anie.202411443