Baru-baru ini, Yu Hong, Du Chengfeng dari Northwestern Polytechnical University dan Wu Xinglong dari Northeast Normal University menerbitkan di ACS Nano sebuah studi tentang sintesis in-situ bahan katoda tegangan tinggi dan pembesaran tinggi yang tersubstitusi Cr Na3V2 (PO4) 3 (NVCP) dengan larutan padat MXene. Lembaran dua dimensi larutan bimetalik Cr dan V MXene tidak hanya menyediakan bahan mentah logam dan karbon, tetapi juga berfungsi sebagai templat pertumbuhan NVCP, yang pada akhirnya membentuk struktur luar biasa dari NVCP berlapis jaringan karbon ganda. Difraksi sinar-X in situ (XRD in situ) dan teori fungsional densitas (DFT) digunakan untuk mempelajari transisi fase pelepasan muatan, struktur elektronik, dan migrasi ion natrium (Na+) sebelum dan sesudah substitusi Cr.
Gambar 2 Studi XRD in situ proses pelepasan muatan: (a) dan (c) adalah NVP; (b) Dan (d) adalah NVCP.
Ditemukan bahwa substitusi Cr mengubah urutan Na+ pada situs Na2 dan membentuk fase perantara tambahan selama pengisian/pengosongan, sehingga mengurangi hambatan energi migrasi Na+ di dekat situs Cr. Oleh karena itu, difusi Na+ di NVCP adalah 2-3 kali lipat lebih tinggi daripada NVP. Dalam NVCP, bahkan pada perbesaran sangat tinggi (200 C) dan suhu rendah (− 20 ° C), dua platform oksidasi stabil 3,4 V dan 4,0 V dapat diperoleh. Dibandingkan dengan NVP, NVCP telah meningkatkan kinerja pembesaran dan sirkulasi secara signifikan. Ketika rapat arus NVCP adalah 1 C, kapasitas spesifiknya adalah 119 mA g − 1, dan rapat energi mencapai 410 Wh kg − 1 (kerapatan dayanya adalah 407 W kg − 1), sehingga menembus batas rapat energi teoretis sebesar NVP (≈ 394 Whkg−1); Ketika rapat arus 200 C, rapat daya adalah 68975 W kg − 1 (kerapatan energi mencapai 230 Wh kg − 1); Pada rapat arus 10 C, 1500 siklus dapat distabilkan. Pada saat yang sama, NVCP juga menunjukkan kinerja suhu rendah yang sangat baik dan kinerja baterai penuh.
Gambar 3. Studi DFT terhadap NVP dan NVCP: (a) dan (b) adalah kepadatan negara bagian; (c) - (e) adalah jalur migrasi dan penghalang energi Na+.
