Ti3C2Tx MXene Conductive Layers Supported Bio‐Derived Fex−1Sex/MXene/Carbonaceous Nanoribbons for High‐Performance Half/Full Sodium‐Ion and Potassium‐Ion Batteries

材料科学 MXenes公司 X射线光电子能谱 异质结 阳极 锂(药物) 化学工程 离子 碳纤维 纳米技术 电极 光电子学 复合材料 复合数 化学 工程类 内分泌学 物理化学 有机化学 冶金 医学
作者
Junming Cao,Lili Wang,Dongdong Li,Zeyu Yuan,Hao Xu,Junzhi Li,Ruoyu Chen,V. M. Shulga,Guozhen Shen,Wei Han
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (34) 被引量:169
标识
DOI:10.1002/adma.202101535
摘要

Abstract Owing to their cost‐effectiveness and high energy density, sodium‐ion batteries (SIBs) and potassium‐ion batteries (PIBs) are becoming the leading candidates for the next‐generation energy‐storage devices replacing lithium‐ion batteries. In this work, a novel Fe x −1 Se x heterostructure is prepared on fungus‐derived carbon matrix encapsulated by 2D Ti 3 C 2 T x MXene highly conductive layers, which exhibits high specific sodium ion (Na + ) and potassium ion (K + ) storage capacities of 610.9 and 449.3 mAh g −1 at a current density of 0.1 A g −1 , respectively, and excellent capacity retention at high charge–discharge rates. MXene acts as conductive layers to prevent the restacking and aggregation of Fe x −1 Se x sheets on fungus‐derived carbonaceous nanoribbons, while the natural fungus functions as natural nitrogen/carbon source to provide bionic nanofiber network structural skeleton, providing additional accessible pathways for the high‐rate ion transport and satisfying surface‐driven contribution ratios at high sweep rates for both Na/K ions storages. In addition, in situ synchrotron diffraction and ex situ X‐ray photoelectron spectroscopy measurements are performed to reveal the mechanisms of storage and de‐/alloying conversion process of Na + in the Fe x −1 Se x /MXene/carbonaceous nanoribbon heterostructure. As a result, the assembled Na/K full cells containing MXene‐supported Fe x −1 Se x @carbonaceous anodes possess stable large‐ion storage capabilities.
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