Rational Design of Sulfur-Doped Three-Dimensional Ti3C2Tx MXene/ZnS Heterostructure as Multifunctional Protective Layer for Dendrite-Free Zinc-Ion Batteries

阳极 异质结 材料科学 兴奋剂 硫黄 阴极 枝晶(数学) 电池(电) 化学工程 光电子学 电极 纳米技术 化学 冶金 量子力学 物理 工程类 物理化学 功率(物理) 数学 几何学
作者
Yongling An,Yuan Tian,Chengkai Liu,Shenglin Xiong,Jinkui Feng,Yitai Qian
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (9): 15259-15273 被引量:274
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c05934
摘要

Owing to its high theoretical capacity, appropriate working potential, abundant resource, intrinsic safety, and low cost, zinc (Zn) metal is regarded as one of the most promising anode candidates for aqueous batteries. However, the hazards caused by dendrite growth and side reactions impede its practical applications. Herein, to solve these problems, a protective heterogeneous layer composed of electronic conductive sulfur-doped three-dimensional (3D) MXene and ionic conductive ZnS on Zn anode is designed and constructed. The sulfur doping and the creation of a 3D structure on MXene are simultaneously achieved during the generation of ZnS. The sulfur-doped 3D MXene can effectively homogenize distribution of electric field, decrease local current density, and alleviate volume change. The ZnS can inhibit side reactions, promote uniform Zn2+ distribution, and accelerate Zn2+ migration. Consequently, a stable and dendrite-free Zn anode is achieved with notable cycling stability up to 1600 h and rate performance. The relationship between structure of protective layer and performance of Zn anode is also probed. With the protected Zn anode and freestanding sulfur-doped 3D MXene@MnO2 cathode, a high-energy, long cycling life, and high-rate full cell is obtained. This work may provide a direction for the design of practical Zn anodes and other metal-based battery systems.
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
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
chichenglin完成签到 ,获得积分0
刚刚
1秒前
1秒前
风清扬发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
12138完成签到,获得积分10
3秒前
斯文败类应助高贵的凌寒采纳,获得10
4秒前
大方半莲发布了新的文献求助10
5秒前
bber发布了新的文献求助10
6秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
风清扬发布了新的文献求助10
8秒前
hw完成签到,获得积分10
8秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
苏卿应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
maomao完成签到,获得积分10
11秒前
庆新发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
13秒前
liric完成签到,获得积分10
14秒前
kkx发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
melon发布了新的文献求助10
16秒前
沉舟完成签到 ,获得积分10
17秒前
充电宝应助豆豆采纳,获得10
17秒前
只与你发布了新的文献求助10
17秒前
勤劳的怀梦完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
咋喝不完成签到,获得积分10
18秒前
快下文献发布了新的文献求助10
19秒前
LOVE17完成签到 ,获得积分10
20秒前
xiaolin发布了新的文献求助10
20秒前
23秒前
张张张发布了新的文献求助10
23秒前
聪明爱迪生完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Research for Social Workers 1000
The Social Psychology of Citizenship 800
Mastering New Drug Applications: A Step-by-Step Guide (Mastering the FDA Approval Process Book 1) 800
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5916983
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6873200
关于积分的说明 15800357
捐赠科研通 5042880
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2714033
邀请新用户注册赠送积分活动 1666363
关于科研通互助平台的介绍 1605556