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193.3%。 2此外,将金属离子引l入MXene层中,可使MXene层间距变宽,降低Na在MXene基 3体中的迁移阻力851861。例如,Luo等人制备出带有Sn2*柱支撑的TiCz(CTSn⑩)@TiC2), 4作为高性能无枝晶钠金属负极的沉积载体861。如图9e所示,Ti,C2层的Sn2+不仅诱导了Na 5在T,C2层间的成核和生长,而且利用“支柱效应”给Ti,C2提供了更大的层间空间来容纳 6沉积的钠金属,有利于钠的均匀沉积。在4mAcm2,5 mAh cm2的高面积容量下,CT 7Sn(Ⅲ@TiC2电极可以稳定循环300圈,库仑效率为99.1%。此外,CT-Sn(⑩@TiC2对称电 8池具有优异的倍率性能(图9g)。以Na:V2(PO)3为正极,CT-Sn⑩)@TigC2/Na为负极构建 9了全电池(图9f)。该全电池在1C(1C=117mAg)下稳定循环200圈,可逆容量为95 10mAhg(图9h)。 a lis and filtratio TL,AIC h-TiCz h-Ti.C. b O CT-Sn(llX2TI,C Nat5 n)na 3 -CT-SnC/ >0.1 te -0.2 3 mAh cm CT-4rdTC/N 0,3% 11 15 Cele Nu 12图9(a)h-Ti,C/CNTs的合成示意图。(b)钠原子与碳原子(CNTs)、氧原子(h-Ti,CO)和氟原子(h- 13TiCF)的结合能。(c)钠在Cu、CNTs和h-C/CNTs载体上的初始成核能。(d)Na/O2电池示意图84。(e) 14钠金属在CT-Sn)@Ti,C2载体匙的成核和沉积示意图。(①NaV2(PO)/ICT-Sn(I)@TiCx/Na全电池示意图。 15(g)CT-Sn)@Ti,C2对称电池的倍率性能。h)NaV2(PO4)/Na和NaVz(PO)/CT-Sn(m@Ti,CNa全电池在 161c条件下的循环性能人> 17Fig.9 (a)Illustration of the synthesis of h-TiC/CNTs.(b)The corresponding binding energies of a Na atom 18with a C atom(NTs),an O atom (h-TiC2O),and a F atom (h-TiC:F).(c)Nucleation overpotentials for Na 19plating on Cu,CNTs and h-TiaC/CNTs hosts(at 1 mA cm).(d)Graph of the Na//O2 battery.(e)Schematic 20diagramso comparison of Na nucleation,deposition in CT-Sn(I@TiC matrixest (f Full-cell 21configurations of Na,V2(PO)://CT-Sn(II)@TiC2/Na cells.(g)Rate performance of the CT-Sn(ID)@TiC2 22symmetric celll(h)Cycling performance of Na V2(PO)//bare Na and Na Va(PO)//CT-Sn(II)@TiC/Na cells at 1 23C86. 24 总之,先前的研究为构建高效稳定的3D载体结构提供了极有价值的基础。稳定的具 25有亲钠性的3D载体可以从根本上提高钠金属负极的电化学稳定性,也可以有效解决钠金 26属负极的安全问题。表1总结了各种3D载体结构的电化学性能。 27此外,本文总结和比较了不同导电载体结构的优缺点。3D碳基载体具有原料丰富、成 28本低、导电性好、表面积大等优点。然而,碳材料加工性较差。金属载体结构具有结构稳 29定性好、机械强度高、易加工、导电性高等优点。然而,其高密度降低了电池的能量密度。 30MXes基载体具有高导电性和低离子扩散能垒的优点,且表面的端基具有亲钠性,但对93.3%。 此外,将金属离子引入 MXene 层中,可使 MXene 层间距变宽,降低 Na+在 MXene 基 体中的迁移阻力[85], [86]。例如,Luo 等人制备出带有 Sn2+柱支撑的 Ti3C2(CT-Sn(II)@Ti3C2), 作为高性能无枝晶钠金属负极的沉积载体[86]。如图 9e 所示,Ti3C2层的 Sn2+不仅诱导了 Na+ 在 Ti3C2层间的成核和生长,而且利用“支柱效应”给 Ti3C2提供了更大的层间空间来容纳 沉积的钠金属,有利于钠的均匀沉积。在 4 mA cm-2,5 mAh cm-2 的高面积容量下,CT￾Sn(II)@Ti3C2电极可以稳定循环 300 圈,库仑效率为 99.1%。此外,CT-Sn(II)@Ti3C2对称电 池具有优异的倍率性能(图 9g)。以 Na3V2(PO4)3为正极,CT-Sn(II)@ Ti3C2/Na 为负极构建 了全电池(图 9f)。该全电池在 1C (1C = 117 mA g-1) 下稳定循环 200 圈,可逆容量为 95 mA h g-1 (图 9h)。 图 9 (a) h-Ti3C2/CNTs 的合成示意图。(b) 钠原子与碳原子 (CNTs)、氧原子 (h-Ti3C2O) 和氟原子 (h￾Ti3C2F)的结合能。(c) 钠在 Cu、CNTs 和 h- Ti3C2/CNTs 载体上的初始成核能。(d) Na//O2电池示意图[84]。(e) 钠金属在 CT-Sn(II)@Ti3C2载体上的成核和沉积示意图。(f) Na3V2(PO4)3//CT-Sn(II)@ Ti3C2/Na 全电池示意图。 (g) CT-Sn(II)@Ti3C2对称电池的倍率性能。(h) Na3V2(PO4)3/Na 和 Na3V2(PO4)3/CT-Sn(II)@Ti3C2/Na 全电池在 1 C 条件下的循环性能[86]。 Fig. 9 (a) Illustration of the synthesis of h-Ti3C2/CNTs. (b) The corresponding binding energies of a Na atom with a C atom (CNTs), an O atom (h-Ti3C2O), and a F atom (h-Ti3C2F). (c) Nucleation overpotentials for Na plating on Cu, CNTs and h-Ti3C2/CNTs hosts (at 1 mA cm-2). (d) Graph of the Na//O2 battery. (e) Schematic diagrams for the comparison of Na nucleation, deposition in CT-Sn(II)@Ti 3C2 matrixes[84]. (f) Full-cell configurations of Na3V2(PO4)3//CT-Sn(II)@Ti3C2/Na cells. (g) Rate performance of the CT-Sn(II)@Ti3C2 symmetric cell. (h) Cycling performance of Na3V2(PO4)3//bare Na and Na3V2(PO4)3//CT-Sn(II)@Ti3C2/Na cells at 1 C [86] . 总之,先前的研究为构建高效稳定的 3D 载体结构提供了极有价值的基础。稳定的具 有亲钠性的 3D 载体可以从根本上提高钠金属负极的电化学稳定性,也可以有效解决钠金 属负极的安全问题。表 1 总结了各种 3D 载体结构的电化学性能。 此外,本文总结和比较了不同导电载体结构的优缺点。3D 碳基载体具有原料丰富、成 本低、导电性好、表面积大等优点。然而,碳材料加工性较差。金属载体结构具有结构稳 定性好、机械强度高、易加工、导电性高等优点。然而,其高密度降低了电池的能量密度。 MXenes 基载体具有高导电性和低离子扩散能垒的优点,且表面的端基具有亲钠性,但对 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 录用稿件,非最终出版稿
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