Working mechanism of MXene as the anode protection layer of aqueous zinc-ion batteries

阳极 吸附 水溶液 化学 密度泛函理论 枝晶(数学) 化学工程 电偶阳极 卤素 表面改性 功能群 材料科学 扩散 无机化学 纳米技术 物理化学 计算化学 有机化学 电极 烷基 几何学 数学 物理 工程类 热力学 阴极保护 聚合物
作者
Haoran Luo,Jizhou Jiang,Arramel Arramel,Meng Li,Kuan Sun,Yujie Zheng
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:654: 289-299 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.10.029
摘要

In recent years, the research on intrinsically safe aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) has gained significant attention. However, the commercialization of AZIBs is hindered because of the formation of dendrites in them and undesired hydrogen evolution reaction (HER) at their anode. MXene is a promising two-dimensional material that can inhibit dendrite growth and undesired HER at the anode when used as a protective layer for the anode in AZIBs. MXene's surface functional groups play a crucial role in this protective function. However, the working mechanisms of these surface functional groups have not been thoroughly understood. Based on first-principles calculations and molecular dynamics simulation, we investigated the mechanisms of MXene with nine surface functional groups, including oxygen and halogen elements, as an anode protection layer. We checked their structural stability, electronic structure, adsorption energy, HER reaction free energy, Zn2+ diffusion energy barriers, coordination number of Zn2+- H2O and diffusion coefficients of Zn2+. The MXene species with -S and -O functional groups exhibit good electrical conductivity and greatly adsorb Zn2+. Conversely, MXene species with halogen-functional groups significantly inhibit HER reactions. MXene materials with -Se functional group have the best desolvation effect (ΔCN = 0.31), while those with -I end group have the fastest ability to diffuse zinc ion. This research provides a theoretical guidance for the design of MXene based anode protection layers, which can help to develop dendrite-free and low side-reaction AZIBs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Chenly完成签到,获得积分10
1秒前
DYN发布了新的文献求助20
3秒前
helen发布了新的文献求助10
3秒前
YULIA完成签到,获得积分10
4秒前
xxx完成签到,获得积分10
4秒前
冷艳的白竹完成签到,获得积分10
4秒前
老王完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
哭泣恋风完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
7秒前
superspace完成签到,获得积分10
9秒前
小紫关注了科研通微信公众号
9秒前
10秒前
目土土发布了新的文献求助10
10秒前
jjjwln发布了新的文献求助10
10秒前
GT发布了新的文献求助10
12秒前
无心的满天完成签到,获得积分10
13秒前
李爱国应助helen采纳,获得50
13秒前
11号迪西馅饼完成签到,获得积分10
13秒前
阿纯完成签到 ,获得积分10
14秒前
94line发布了新的文献求助10
14秒前
乐观安蕾完成签到,获得积分10
15秒前
小萌新完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
咖可乐完成签到,获得积分10
21秒前
Owen应助目土土采纳,获得10
21秒前
皛鑫森淼焱垚完成签到,获得积分10
22秒前
小紫发布了新的文献求助10
22秒前
齐桓公完成签到,获得积分10
23秒前
枝桠完成签到,获得积分10
24秒前
虚拟的秋寒完成签到,获得积分10
25秒前
明理明杰完成签到 ,获得积分10
25秒前
科研通AI2S应助94line采纳,获得10
26秒前
XT完成签到 ,获得积分10
27秒前
执着夏岚完成签到 ,获得积分10
29秒前
Henry给皮老师的求助进行了留言
30秒前
zzw关闭了zzw文献求助
30秒前
萧勒完成签到,获得积分10
32秒前
米六完成签到 ,获得积分10
33秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
XAFS for Everyone 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3137155
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2788182
关于积分的说明 7784837
捐赠科研通 2444146
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1299822
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625574
版权声明 601011