林紫锋团队在MAX相材料储能研究取得进展

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近日，材料学院林紫锋团队与中科院宁波材料所黄庆研究员团队合作，首次提出了V2SnC-MAX相作为锂离子电池新负极材料具有优异电化学性能，并阐述了其双氧化还原储能机理。相关成果以“Electrochemical Lithium Storage Performance of Molten Salt Derived V2SnC MAX Phase”为题发表在期刊《Nano-Micro Letters》上（川大B刊）。四川大学材料科学与工程学院2018级硕士马国良为论文共同第一作者，林紫锋研究员共同通讯作者。

图1：V2SnC-MAX相高分辨扫描透射电子显微镜图及能谱。

       自2011年二维MXene材料的兴起，MAX相作为MXene材料制备的前驱体受到关注，但对MAX相材料的储能性能研究较少。2017年，美国德雷塞尔大学Gogotsi教授团队首次报道了Ti2SC及Ti3SiC2两种MAX相可作为储锂负极材料，但储锂容量较低。本研究采用熔融盐法制备了V2SnC-MAX相，并通过高能球磨获得V2SnC-MAX相纳米颗粒，仅添加5wt%导电添加剂制备成电极，其最高质量比容量为490 mAh/g，最高体积比容量为570 mAh/cm3。通过第一性原理计算以及实验结合研究发现，在储锂过程中，V2SnC存在双氧化还原机制，一方面Sn原子层能够与锂发生合金化反应，另一方面V2C层也能够对锂产生吸附作用，因此随着V2SnC颗粒尺寸的减小，其活性储能位点增加，储锂性能更加优异，并且通过原位及非原位X射线衍射测试证明了V2SnC在充放电过程中保持晶体结构的稳定，因此也具有良好的循环及倍率性能。

图2：电化学储锂机理

       上述研究工作得到国家自然科学基金(51902215、91426304等)等项目资助。
       原文链接：Electrochemical Lithium Storage Performance of Molten Salt Derived V2SnC MAX Phase | SpringerLink（https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-021-00684-6）


        文章来源：四川大学
       林紫锋，男，1986年生，法国图卢兹第三大学博士，现任四川大学特聘研究员、双百人才，四川省特聘专家，获四川省科协青年托举工程项目支持。林紫锋博士师从法国科学技术学院及欧洲科学院院士Patrice Simon教授及Pierre-Louis Taberna研究员，长期从事电化学储能材料及机理研究。近5年共发表SCI 论文16 篇（IF>230），参与撰写英文著作1本。第一作者及通讯作者在Nature Energy (IF 54)、Materials Today (IF 24)、Advanced Materials (IF 25)、Advanced Functional Materials (IF 15)、Energy Storage Materials(即时IF>15)等国际权威期刊发表论文10 篇。作为参与作者在Nature Energy (IF 54)、Advanced Energy Materials（IF 24）等国际权威期刊发表论文6篇。应美国Yury Gogotsi教授邀请参与撰写首本MXene材料专著第十八章《MXenes for Supercapacitor Application》。多次受邀在国内国际会议做专题学术报告，任国际会议分会主席。任ACS Nano、ACS Energy Letter、Journal of Electrochemical Society、Energy Storage Materials等期刊独立及仲裁审稿人。
        黄庆，博士，中国科学院宁波材料所研究员，中科院百人计划。1995-2002年就读于天津大学，获得学士和硕士学位。2002-2005年就读于中科院上海硅酸盐研究所，获得材料学博士学位。2005-2008年进入日本物质材料研究机构超微细实验室，从事无机纳米材料研究。2008-2010年，在美国加州大学戴维斯分校化工系开展陶瓷基复合材料相关研究。2010年回国，加入中科院宁波材料所组建结构与功能一体化陶瓷团队。