Engineering Oxygen‐Terminated Hexagonal MBene for Accelerated Lithium Migration and Exceptional Lithium‐Ion Battery Performance

材料科学 锂(药物) 阴极 插层(化学) 电池(电) 氢氧化物 化学工程 相(物质) 金属锂 功率密度 能量密度 储能 过渡金属 氢氧化锂 纳米技术 六方晶系 金属氢氧化物 六角相 盐(化学) 工作(物理) 金属 四丁基氢氧化铵 相变 锂电池 光电子学 电流密度 熔盐 电极 功率(物理)
作者
Qing Shen,Leyang Wang,Pengjie Jiang,Jinming Wang,Yaxin Di,Hui Mei,Junjie Wang,Laifei Cheng
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:12 (47): e13674-e13674 被引量:12
标识
DOI:10.1002/advs.202513674
摘要

Abstract Ultrathin 2D hexagonal transition metal borides ( h ‐MBenes) hold significant promise for advancing energy storage technologies. Herein, with cost‐effective methods and earth‐abundant metals, the experimental feasibility of atomically thin Ti‐based 2D h ‐MBenes (TiBT x ) for lithium‐ion battery application is reported for the first time. These thin‐layer nanosheets are synthesized by using ZnCl 2 molten salt as Ti 2 InB 2 etchant, followed with a delaminated intercalation of tetrabutylammonium hydroxide (denoted as d‐TiBT x ). The formation of disorderly low‐boiling‐point Zn‐In intermediate phase is revealed to significantly reduce the In migration energy barrier and accelerate the lattice‐In release from parent Ti 2 InB 2 under low‐temperature. Moreover, in‐depth analyses reveal that the formation of O‐termination on the atomic d‐TiBT x surface endows d‐TiBT x h ‐MBene with exceptional lithium‐ion migration, achieving an impressive specific capacity of 530 mAh g −1 at 0.1 A g −1 and an exceptional rate capability of 120 mAh g −1 at 10 A g −1 . Notably, a lithium full‐cell paired with a LiFePO 4 cathode achieves an impressive energy density of 425 Wh kg −1 and retains 94.3% of its capacity after 100 cycles, sufficient to power a toy car under normal operation. This work confirms the usefulness of ultrathin Ti‐based 2D MBenes, paving the way for innovatively harnessing the potential application of h ‐MBenes.
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