كربيد الفاناديوم ثنائي الأبعاد (MXene) كمادة كاثود عالية السعة للبطاريات القابلة لإعادة الشحن من الألومنيوم

يمكن أن تكون بطاريات الألومنيوم القابلة لإعادة الشحن (بطاريات Al) أكثر أمانًا وأقل تكلفة، وتوفر كثافات طاقة أعلى من بطاريات الليثيوم أيون التجارية (LIBs). ومع ذلك، بسبب الكثافة العالية جدًا لشحن الكاتيونات Al3+ وتفاعلاتها القوية مع الشبكة المضيفة، من المعروف أن عددًا قليلاً جدًا من مواد الكاثود قادر على إدخال هذه الأيونات بشكل عكسي. هنا، يتم الإبلاغ عن بطارية Al قابلة لإعادة الشحن تعتمد على كاثود MXene كربيد الفاناديوم ثنائي الأبعاد (V2CTx). يُقترح أن يكون الإدخال العكسي لكتل Al3+ بين طبقات MXene هو الآلية لتخزين الشحن. وُجد أن الأداء الكهروكيميائي يمكن أن يتحسن بشكل كبير عن طريق تحويل جزيئات V2CTx متعددة الطبقات إلى أوراق قليلة الطبقات. مع سعات محددة تزيد عن 300 مللي أمبير في الساعة لكل غرام عند معدلات تفريغ عالية وإمكانات تفريغ مرتفعة نسبيًا، تظهر أقطاب V2CTx MXene واحدة من أفضل الأداءات بين مواد الكاثود المبلغ عنها لبطاريات الألومنيوم. يمكن أن تؤدي هذه الدراسة إلى تأسيسات لتطوير بطاريات الألومنيوم القابلة لإعادة الشحن ذات السعة العالية وكثافة الطاقة العالية من خلال عرض إمكانيات عائلة كبيرة من مواد الكاثود من نوع الإدخال المعتمدة على MXenes.