Synergistic Cathode Design for High‐Performance Dual‐Salt Magnesium/Lithium‐Ion Batteries Using 2D/2D 1T/2H‐MoS2@Ti3C2Tx MXene Nanocomposite

阴极 材料科学 阳极 锂(药物) 纳米复合材料 储能 化学工程 离子 纳米技术 电极 化学 冶金 有机化学 医学 物理化学 内分泌学 功率(物理) 物理 量子力学 工程类
作者
Jalal Rahmatinejad,Xudong Liu,Bahareh Raisi,Zhibin Ye
出处
期刊:Small [Wiley]
被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202401391
摘要

Abstract Magnesium‐ion batteries (MIBs) and dual‐salt magnesium/lithium‐ion batteries (MLIBs) have emerged as promising contenders for next‐generation energy storage. In contrast to lithium metal anode in lithium metal batteries, magnesium metal anode in MIBs and MLIBs presents a safer alternative due to the limited dendrite growth and higher volumetric capacity, along with higher natural abundance. This study explores a MLIB configuration with a novel cathode design by employing a 2D/2D nanocomposite of 1T/2H mixed phase MoS 2 and delaminated Ti 3 C 2 T x MXene (1T/2H‐MoS 2 @MXene) to address challenges associated with slow kinetics of magnesium ions during cathode interactions. This cathode design takes advantage of the high electrical conductivity of Ti 3 C 2 T x MXene and the expanded interlayer spacing with enhanced conductivity of the 1T metallic phase in 1T/2H mixed phase MoS 2 . Through a designed synthesis method, the resulting nanocomposite cathode maintains structural integrity, enabling the stable and reversible storage of dual Mg 2+ and Li + ions. The nanocomposite cathode demonstrates superior performance in MLIBs compared to individual components (253 mAh g −1 at 50 mA g −1 , and 36% of capacity retention at 1,000 mA g −1 ), showcasing short ion transport paths and fast ion storage kinetics. This work represents a significant advancement in cathode material design for cost‐effective and safe MLIBs.
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