钠离子电池具有钠源丰富、价格低廉的优点，但由于钠离子半径大，体积膨胀严重，循环稳定性差，限制了其实际应用。在此，我们开发了一种用于高级钠离子存储的三维(3D) Ti₃C₂T_x MXene包裹NiSe₂@C中空纳米球(NiSe₂@C@MXene)复合材料。MXene在NiSe₂@C中空纳米球上的静电自组装不仅对碳包覆的NiSe₂提供了双重结构约束，而且有效地抑制了MXene的自堆积。NiSe₂@C@MXene电极利用高导电的三维层次网络，具有增强的电化学活性、快速的电化学动态和丰富的空间受限活性位点，具有高可逆性和稳定的结构整合。NiSe₂@C@MXene电极经过4000次循环后，在2000 mA g^-1下提供了327 mA h g^-1的协同增强容量，表明了高倍率性能和长期稳定性。本研究为MXene和镍基高性能储钠电极材料的开发提供了一条新的途径。
 
  
图1 NiSe₂@C@MXene复合材料的制造工艺示意图。
 
  
图2 (a) Ni(OH)₂空心纳米球和(b) Ni@C空心纳米球的SEM图像。(c) NSCM-20%复合材料的SEM图像、(d) TEM图像和(e) HRTEM图像。(f) HAADFSTEM图像和(g) NSCM-20%复合材料对应的元素映射。
 
  
图3 (a) NS、NSC、NSCS -10%、NSCS-20%、NSCS-30%复合材料的XRD谱图。(b) NSCM-20%， NSC, Ti₃C₂T_x MXene的XPS谱图。(c-f)对应Se 3d, Ni 2p, Ti 2p, C 1s的高分辨率XPS谱。
 
  
图4. NSCM -20%的电化学性能。(a)扫描速率为0.2 mV s^-1时的CV曲线。(b) 100 mA g^-1时恒电流充放电曲线。(c) 100 mA g^-1循环性能比较。(d)比较不同电流密度下的速率特性。(e)不同电流密度下的充放电曲线。(f)与文献进行速率容量比较。(g) 2000 mA g^-1循环性能比较。
 
 
图5 (a)不同扫描速率下NSCM-20%的CV曲线。(b)计算b值，(c)计算0.8 mV s^-1时的电容贡献，(d) NSCM的电容贡献总结- 20%。
 
  
图6 (a)等高线图，(b) NSCM-20% 20电极的原位XRD图和充放电曲线。(c) NSCM-20%在周期中的结构优势示意图。
  
       相关科研成果由南开大学Yijing Wang等人于2021年发表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132394）上。原文：Composites of NiSe₂@C Hollow Nanospheres Wrapped with Ti₃C₂T_x MXene for Synergistic Enhanced Sodium Storage。

转自《石墨烯杂志》公众号