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:287
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
刚刚
SciGPT应助shw采纳,获得10
刚刚
科研通AI6.2应助ygy采纳,获得10
刚刚
刚刚
小蘑菇应助哎呀哎呀采纳,获得10
1秒前
2秒前
SUE发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
AiYa发布了新的文献求助10
5秒前
英姑应助合适熊猫采纳,获得10
5秒前
6秒前
文刂发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
小阳发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
星辰大海应助韭菜馅采纳,获得10
8秒前
勤劳的山芙完成签到,获得积分10
8秒前
慕航完成签到,获得积分10
8秒前
朱朱发布了新的文献求助10
9秒前
纯情满少关注了科研通微信公众号
10秒前
11秒前
猫猫文完成签到,获得积分10
11秒前
Akim应助scutwqq采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
飘逸的翼发布了新的文献求助10
13秒前
问水完成签到,获得积分10
13秒前
科研通AI6.4应助lijinghu采纳,获得10
13秒前
14秒前
15秒前
16秒前
山楂发布了新的文献求助10
16秒前
tinna发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
xx完成签到,获得积分10
20秒前
深情安青应助K先生采纳,获得10
20秒前
yyyyxxxg完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
悲伤的小袁完成签到,获得积分10
21秒前
科研通AI6.4应助溜溜梅采纳,获得10
22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
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Nature-Inspired Computing: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications 600
Perfectionism in School 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7730348
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9282129
关于积分的说明 20148037
捐赠科研通 7307890
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3303453
关于科研通互助平台的介绍 2456279
邀请新用户注册赠送积分活动 2311894