王训/刘俊利Angew.：共组装MnZnCuOx 和多金属氧酸盐簇的混合亚1 nm纳米片作为锂离子电池的负极

锂离子电池(LIB)中过渡金属氧化物(TMO)负极材料通常会发生严重的体积膨胀，导致结构的粉化，进而导致比容量降低和循环稳定性变差。

在此，清华大学王训教授，北京航空航天大学刘俊利教授等人成功地实现了MnZnCuOx(MZC)-磷钼酸(PMA)杂化亚1 nm纳米片(MZC-PMA HSNSs)的制备。分子动力学(MD)模拟表明，在静电相互作用(COUL)和范德华相互作用(LJ)的驱动下，PMA团簇与MZC相互作用形成稳定的二维HSNSs。由于MZC-PMA HSNSs特殊的二维亚1 nm结构，以及多组分的协同效应和多组分的快速迁移，使得MZC-PMA HSNSs作为LiBs中的新型负极表现出了优异的电化学性能。

图1. MZC-PMA HSNSs的MD模拟

总之，该工作通过将PMA簇引入MZC并精确控制PMA的量，成功构建了新型稳定的2D MZC-PMA HSNS。MD模拟揭示了MZC-PMA HSNS的形成机制，其中PMA簇与MZC共同组装，并最终在多个组件之间的COUL和LJ相互作用驱动下生长成2D HSNS。重要的是，通过DFT计算验证，引入具有富电子特性的PMA可以显着增加锂离子的吸附能（-3.04 eV）。

得益于这种独特的结构，MZC-PMA HSNS作为负极材料具有极大的优势，在100 mA g^-1下循环100次后，其可逆比容量达到1157 mAh g^-1；在1 A g⁻¹下循环700次后，长期循环寿命达到592 mA g⁻¹。因此，该项工作为合理设计具有亚1纳米结构的多组分金属氧化物基功能材料作为下一代高性能锂离子电池负极材料提供了新的见解。

图2. MZC-PMA HSNS的电池性能

Hybrid Sub-1 nm Nanosheets of Co-assembled MnZnCuOx and Polyoxometalate Clusters as Anodes for Li-ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202309934

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