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宋建軍/王鳳云/汪國秀等AEM：10C循環5000次，MXene基Na-Se電池！

金屬-硒（M-Se）電池由于其高能量密度和高倍率能力而被認為是下一代電池技術有希望的候選者。然而，由于多硒化物的穿梭效應，硒正極存在循環性能差和庫侖效率低的問題。

青島大學宋建軍、王鳳云、西安交通大學蘇亞瓊、悉尼科技大學汪國秀等將Ti₃C₂T_x MXene摻入到Se滲透的多孔N摻雜碳納米纖維(PNCNFs)上，以構建用于高性能Na-Se和Li-Se電池的自支撐Janus PNCNFs/Se@MXene正極。

圖1 材料制備及表征

研究顯示，這種獨特的Janus結構使正極具有協同的多功能效應。具有多孔結構和大量暴露吡咯-N的PNCNFs有利于活性物質的有效儲存，并增加活性面積，離子可及性更好，同時對聚硒化物的強吸附也加快了反應動力學。具有極性界面的2D MXene能夠實現強大的化學固定，并進一步物理阻擋聚硒化物以抑制穿梭效應，而特有的三維互連電極結構既增強了電子傳輸，也增強了與相關移動離子的接觸面積。

圖2 Na-Se電池性能

因此，采用PNCNFs/Se@MXene正極得到的Na-Se電池在10 C下經過5000次循環后表現出高達348 mAh g^-1的可逆容量。即使在20 C，基于PNCNFs/Se@MXene的電池也可以保持411 mAh g^-1的容量。另外Li-Se電池在74.9 wt%的高Se負載下，在5 C下經過3500次循環后電池表現出298 mAh g^-1的長期容量。

總之，這項工作為未來在Na-Se和Li-Se電池中設計基于MXene的柔性正極提供了許多機會和深刻的啟發，并且可以很容易地擴展到其他用于先進儲能系統的低維材料。

圖3 Li-Se電池性能

Synergy of MXene with Se Infiltrated Porous N-Doped Carbon Nanofibers as Janus Electrodes for High-Performance Sodium/Lithium–Selenium Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200894

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