​冯新亮院士等AEM：多功能分子接枝MXene作为高动力学钾离子插层阳极

利用阴离子插层石墨阴极构建双离子储能装置为同时实现高能量密度和输出功率密度提供了独特的机会。然而，与石墨阴极相匹配的适当阳极的缺乏仍然是一个严峻的挑战。

图1. 材料合成和储钾过程示意

德累斯顿工业大学冯新亮院士、Minghao Yu等证明偶氮苯磺酸共价接枝是显著提高V₂C MXene（记为ASA-V₂C）K⁺储存动力学的有效方法。研究发现，接枝分子具有多种功能，包括利用所配备的偶氮苯单元提供额外的K⁺储存位点，利用磺酸盐阴离子作为理想的K⁺跳转位点加速层间K⁺扩散，以及缓冲K⁺嵌入/脱嵌引起的内应力。

图2. 倍率性能和动力学研究

这些理想功能共同作用的结果是，与原始V₂C电极相比，所获得的ASA-V₂C电极的K⁺储存能力显著提高，比容量（0.05 A g^-1时为173.9 mAh g-1 vs. 121.5 mAh g^-1）、倍率能力（20 A g^-1时为43.1% vs. 12.0%）和循环稳定性（在0.05 A g^-1下循环900次后为80.3% vs. 45.2%）都大大增强。

此外，作者将ASA-V₂C电极与FSI-插层石墨阴极耦合，展示了一种双离子储能装置，其显示出175 Wh kg^-1的最大能量密度和6.5 kW kg^-1的功率密度（可比超级电容器）。这些令人鼓舞的结果有望激励未来致力于定制2D受限离子存储行为的努力，为开发用于高性能储能器件的先进电极材料开辟新的途径。

图3. 循环性能研究

Multifunctional Molecule-Grafted V2C MXene as High-Kinetics Potassium-Ion-Intercalation Anodes for Dual-Ion Energy Storage Devices. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302961