ZnFe2O4@Ti3C2Tx复合材料的制备和储锂性能

张伟; 李少青; 张沿江; 刘翔; 周耐根

doi:10.13764/j.cnki.ncdg.20241224.001

南昌大学学报（工科版） ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (04) : 478 -485. DOI: 10.13764/j.cnki.ncdg.20241224.001

ZnFe₂O₄@Ti₃C₂T_x复合材料的制备和储锂性能

张伟, 李少青, 张沿江, 刘翔, 周耐根

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摘要

高比容量和高稳定的负极材料一直是锂离子电池领域里追求的目标。本研究通过将高比容量的双金属氧化物ZnFe₂O₄和分散性好的Ti₃C₂T_x MXenes材料复合，成功开发了一种高性能复合负极材料。结构分析结果表明，ZnFe₂O₄@Ti₃C₂T_x复合负极材料被成功制备，尺寸在100nm左右的ZnFe₂O₄颗粒均匀地分布在片层状MXenes的表面。电化学性能测试结果表明，复合材料的初始可逆比容量达641.6mA·h·g^-1，首次库伦效率为62.4%。在0.1A·g^-1下电极循环100圈后，容量可以稳定在584.9mA·h·g^-1。在1A·g^-1大电流密度下循环300圈，容量仍有508.1mA·h·g^-1。ZnFe₂O₄@Ti₃C₂T_x复合负极材料的高比容量主要来自于ZnFe₂O₄的转化反应和合金反应，而MXenes层则起到分散和缓解其膨胀应力的作用，两者协同提升了复合材料的整体性能。随着ZnFe₂O₄的含量增加，复合负极材料的比容量升高，但循环稳定性却有所下降。