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AEM综述原位技术阐明MXenes电极的充电机制和耦合结构力学行为

  十年前发现的Ti3C2Tx化合物(MXene)为高速储能应用开辟了新的研究方向和宝贵的机会。MXene独特的承载各种单价和多价阳离子的能力,以及它们在不同电解质环境(包括水溶液、有机溶液和离子液体溶液)中的高稳定性,促进了用于多种应用的先进MXene基电极的快速发展。与绝大多数典型的插层化合物不同,MXene电极的电化学性能受到共插入溶剂分子的存在的强烈影响,这是常规电流/电势电化学测量无法检测到的。此外,离子电化学插入MXene间隙导致与插层引起的极化MXene电极的结构、尺寸和粘弹性变化的强耦合。为了阐明MXene系统的充电机制及其相关现象,近年来已提出使用多种实时监测技术。该综述总结了与Ti3C2Tx电极的充电机制及其通过原位研究获得的电势诱导的结构和力学现象相关的最重要的发现。
  图1 Ti3C2Tx电极在a)1 m中性水系标准溶液(虚线)和浓电解质b)酸性水系电解质和c)非水系电解质溶液中的典型示意性CV和GCD图。
  图2 酸性环境中MXene电极的原位表征
  图3 MXene电极在水系中性电解质溶液中的原位表征
  图4 高浓度水系溶液中MXene电极的原位表征
  图5 MXene电极在非水系电解质溶液中的原位表征
  图6 Ti3C2Tx电极力学变化的原位监测
  来源:Gil Bergman, Elad Ballas, Qiang Gao, Amey Nimkar, Bar Gavriel, Mikhael D. Levi, Daniel Sharon, Fyodor Malchik, Xuehang Wang, Netanel Shpigel, Daniel Mandler, Doron Aurbach,Elucidation of the Charging Mechanisms and the Coupled Structural–Mechanical Behavior of Ti3C2Tx (MXenes) Electrodes by In Situ Techniques,Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203154,https://doi.org/10.1002/aenm.202203154

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