Atomic Interface Engineering of NiFe‐LDH@MXene via Halide Ions for High‐Rate Chloride‐Ion Batteries

材料科学 卤化物 离子 氯化物 接口(物质) 无机化学 化学工程 复合材料 有机化学 冶金 化学 润湿 坐滴法 工程类
作者
Xiwen Li,Qing Yin,Zeyu Zhao,Zhihao Song,Zheng Li,Meiyu Shi,Hao Bin Wu,Xiaoyuan Guo,Yong‐Zhi Li,Danyang Zhao,Yanwei Sui
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.202502859
摘要

Abstract While layered double hydroxides (LDHs) stand as a typical 2D anion‐intercalated cathodes for chloride ion batteries (CIBs), their electrochemical viability is significantly limited by inherently poor electronic conductivity and sluggish interlayer transport kinetics, particularly under high current density operations. Herein, a space‐charge heterostructure through electrostatic self‐assembly of positively charged NiFe LDH nanosheets and negatively charged MXene layers is constructed. This strategy establishes a built‐in electric field at the atomic interface via electron‐withdrawing Cl − “bridge”, which enhances Cl adsorption through spatial decoupling of MXene's electron highways and LDH's ion‐storage channels. The resulting 1NiFe‐LDH@2MXene heterostructure cathode achieves a remarkable reversible capacity of 119.1 mAh g −1 at 1000 mA g −1 over 1000 cycles with an ultralow capacity decay rate of 0.034% per cycle. Comprehensive characterizations disclose that the enhanced Cl⁻ intercalation kinetics of NiFe‐LDH@MXene heterostructure is governed by increased pseudo‐capacitive storage through integration of MXene and the substantial electron accumulation at the LDH@MXene heterointerface, creating a built‐in electric field that lowers the effective Schottky barrier. By extending this method to F⁻ and Br⁻‐intercalated analogues for fluoride‐ion battery (FIB) and bromide‐ion battery (BIB) configurations, a universal strategy for designing multi‐anion storage systems through carrier‐specific coordination regulation is established.
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