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北大楊槐/郭少軍AFM：用于高效儲鉀的Cu12Sb4S13量子點/Ti3C2納米片復合材料

盡管用于鉀離子電池（PIB）的過渡金屬二硫化物負極具有很高的理論比容量，但由于容量衰減劇烈和循環壽命短，它們的發展受到極大阻礙。

在此，北京大學楊槐教授、郭少軍教授等人報道了合成Cu₁₂Sb₄S₁₃量子點/少層Ti₃C₂納米片的新型復合材料（CAS-Ti₃C₂）作為用于提高K⁺存儲的先進負極。

制備的CAS-Ti₃C₂具有很強的量子點與Ti₃C₂納米片之間的協同效應，這主要是由于Ti-S鍵的形成，既可以縮短K⁺的擴散路徑，又可以適應放電/充電過程中嚴重的體積變化。

恒電流間歇滴定 (GITT) 測量證明了CAS的高K⁺擴散系數，這對 CAS-Ti₃C₂復合材料的轉化和K⁺存儲有重要貢獻。

圖1. 制備分層CAS-Ti₃C₂復合材料的示意圖

因此，這種特殊設計的CAS-Ti₃C₂負極在100 mA g^-1下200次循環后的可逆比容量為496.7 mAh g^-1，1.0 A g^-1的大電流密度下1800次循環后的可逆比容量為175.6 mAh g^-1，優于大多數已報道的過渡金屬二硫屬化物量子點基PIBs負極。

此外，通過非原位XRD和HRTEM測量研究了CAS的K⁺存儲機制，其中發生典型的CAS從Cu₁₂Sb₄S₁₃到Sb₂S₃和CuS的嵌入-轉化-合金化過程。這項工作將為開發面向先進可充電電池的高能轉換型多金屬硫化物開辟了新的視角。

圖2. CAS-Ti₃C₂復合材料的儲鉀性能

Cu₁₂Sb₄S₁₃ Quantum Dots/Few-Layered Ti₃C₂ Nanosheets with Enhanced K⁺ Diffusion Dynamics for Efficient Potassium Ion Storage, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202108574

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