本技术公开了天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极及其制备方法,涉及电极技术领域。其技术方案为:使用盐酸和氟化锂对MAX原料进行刻蚀和插层,获得MXene分散液;将MXene分散液与金属离子溶液混合,获得金属离子掺杂后的MXene溶液;将金属离子掺杂后的MXene溶液与天然多糖分散液混合,获得天然多糖改性MXene分散液;将天然多糖改性MXene分散液与模板物混合,真空抽滤后真空干燥,得到柔性MXene薄膜;将柔性MXene薄膜进行模板物去除处理,得到天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极。本发明解决了MXene材料堆叠问题,显著提升了天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的电化学性能。
背景技术
随着锂电池技术的飞速进步,对高性能电极材料的需求也日益迫切。在这一背景下,MXene材料,一种新兴的二维过渡金属碳化物/氮化物,因其独特的物理和化学特性而备受瞩目。MXene材料具有高导电性,能够迅速传输电子,减少能量损耗;同时,其大比表面积提供了更多的活性位点,有利于电解液离子的吸附和存储。此外,MXene材料还展现出优异的电化学性能,包括高容量、良好的循环稳定性和速率性能。其多样的表面化学性质也为进一步的功能化修饰和性能优化提供了可能。
然而,尽管MXene材料在理论上具有诸多优势,但在实际应用中,特别是在水合和电解液环境中,其性能往往受到一定程度的影响。具体而言,MXene材料容易发生单层纳米片堆叠和聚集现象,这种现象的主要原因是MXene纳米片层间存在的强相互作用力,如范德华力,这些力使得相邻的MXene纳米片倾向于相互靠近并堆叠在一起。
这种堆叠现象对MXene材料的性能产生了不利影响。首先,堆叠会显著降低MXene材料的比表面积,减少可供电解液离子吸附和存储的活性位点。其次,堆叠会抑制电解液离子在材料表面的有效吸附和扩散,阻碍离子传输路径,增加离子传输阻力。此外,堆叠还会限制电解液与电极材料的接触面积,减少电解液与电极材料之间的相互作用,从而影响电极的电化学性能。
因此,如何抑制MXene纳米片的堆叠和聚集,以充分发挥其潜在性能,是目前需要解决的问题。
实现思路