Constructing Built‐in Electric Field in Heterogeneous Flower‐Like SnS2@Few‐Layer Ti3C2 for Enhanced Charge Transfer Kinetics in Lithium‐ion Capacitors

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作者
Xiaojun Wang,Jiaqing Qiao,Linwei Guo,Min Feng,Peng Wang,Zhiming Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (32) 被引量:15
标识
DOI:10.1002/adfm.202422017
摘要

Abstract Lithium‐ion capacitors (LICs) are considered promising advanced energy storage devices due to their combination of high energy and power density. However, the inherent mismatch in charge storage rate between anode and cathode has forced search for anode materials with accelerated reaction kinetics. Herein, heterogeneous flower‐like SnS 2 @few‐layer Ti 3 C 2 (SnS 2 @f‐Ti 3 C 2 ) composites with asymmetric charge distribution through Sn─O─Ti bonded are prepared, which can regulate the electronic structure of active sites. Moreover, the presence of f‐Ti 3 C 2 substrate suppresses the volume expansion of SnS 2 , while the SnS 2 alleviates the interlayer stacking and increases the active sites of f‐Ti 3 C 2 during charging/discharging processes. Consequently, LICs consisting of SnS 2 @f‐Ti 3 C 2 anode and activated carbon (AC) cathode display high power density (6.67 kW kg −1 ), high energy density (126.26 Wh kg −1 ), and superior stability. Furthermore, the density functional theory (DFT) calculations and experimental characterizations reveal that the built‐in electric field, induced by modulating the work function of SnS 2 and f‐Ti 3 C 2 MXene, enables the directional electron transfer between heterogeneous interfaces, thereby lowering the diffusion energy barrier of Li ions and boosting the electrochemical reaction kinetics of SnS 2 @f‐Ti 3 C 2 composites. This work provides guidance for designing composites with unique surface‐interface structures and modulating directional carrier transport between heterojunctions.
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