Preparation of carbon‐coated Fe2O3@Ti3C2Tx composites by mussel‐like modifications as high‐performance anodes for lithium‐ion batteries

材料科学 阳极 电导率 聚合 碳纤维 锂(药物) 复合材料 化学工程 复合数 聚合物 物理化学 化学 电极 医学 工程类 内分泌学
作者
Shaoqing Li,Yong Ye,Xiang Liu,Xuerui Yang,Shan Fang,Naigen Zhou
出处
期刊:Chemistry: A European Journal [Wiley]
卷期号:30 (10) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/chem.202302768
摘要

Abstract Fe 2 O 3 with high theoretical capacity (1007 mA h g −1 ) and low cost is a potential anode material for lithium‐ion batteries (LIBs), but its practical application is restricted by its low electrical conductivity and large volume changes during lithiation/delithiation. To solve these problems, Fe 2 O 3 @Ti 3 C 2 T x composites were synthesized by a mussel‐like modification method, which relies on the self‐polymerization of dopamine under mild conditions. During polymerization, the electronegative group (−OH) on dopamine can easily coordinate with Fe 3+ ions as well as form hydrogen bonds with the −OH terminal group on the surface of Ti 3 C 2 T x , which induces a uniform distribution of Fe 2 O 3 on the Ti 3 C 2 T x surface and mitigates self‐accumulation of MXene nanosheets. In addition, the polydopamine‐derived carbon layer protects Ti 3 C 2 T x from oxidation during the hydrothermal process, which can further improve the electrical conductivity of the composites and buffer the volume expansion and particle agglomeration of Fe 2 O 3 . As a result, Fe 2 O 3 @Ti 3 C 2 T x anodes exhibit ~100 % capacity retention with almost no capacity loss at 0.5 A g −1 after 250 cycles, and a stable capacity of 430 mA h g −1 at 2 A g −1 after 500 cycles. The unique structural design of this work provides new ideas for the development of MXene‐based composites in energy storage applications.

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