全固体リチウム金属電池用2D MXene含有ポリマー電解質

ナノコンポジットポリマー電解質（CPE）は、リチウム陽極に対する向上したイオン導電率と安定性のため、全固体リチウム金属電池（LMB）にとって有望な材料です。MXeneは、高アスペクト比と親水性の表面を持つ新しい二次元（2D）早期遷移金属炭化物および窒化物のファミリーです。本研究では、環境に優しい容易な水溶液混合法を使用して、Ti3C2T xの少量をポリエチレンオキサイド/LiTFSI複合体（PEO20-LiTFSI）に均一に分散させ、MXeneベースのCPE（MCPE）を製造しました。2DフレークのPEOへの添加は、PEOの結晶化を同時に遅らせ、そのセグメント運動を向上させます。0Dおよび1Dナノフィラーと比較して、MXeneはイオン導電率の向上とLMBの性能改善において高い効率を示します。3.6 wt% MXeneを含むCPEは、室温（28 °Cで2.2 × 10-5 S m-1）において最高のイオン導電率を示します。1.5 wt% MXeneのみを使用したLMBは、最先端CPELMBと同等のレート能力と安定性を示します。我々は、優れた性能をフィラーの2D幾何学、ポリマーマトリックス中のフレークの良好な分散、機能基に富む表面に起因すると考えています。