고성능 리튬 이온 배터리 양극 소재를 위한 리간드 기반 유기분산 맥신의 제조 및 적용 Ligand-mediated Organic-dispersible MXene/Cathode Composite for Lithium Ion Battery with Enhanced Durability and Performance원문보기
맥신(MXene)은 전기전도도가 우수하고 친수성 표면을 가지며, 표면에 여러 관능기를 가진 차세대 2차원(2D) 소재로 센서, 전자파 차폐, 반도체, 슈퍼 커패시터 및 리튬 이온 배터리(LIB)와 같은 ...
맥신(MXene)은 전기전도도가 우수하고 친수성 표면을 가지며, 표면에 여러 관능기를 가진 차세대 2차원(2D) 소재로 센서, 전자파 차폐, 반도체, 슈퍼 커패시터 및 리튬 이온 배터리(LIB)와 같은 에너지 저장 장치에 적용될 수 있다. 그러나 MXene은 주변 조건에서 장기간 보관하면 전기 전도성 및 2D 시트 구조가 손실된다는 단점이 있다. 본 연구에서는 상기 단점을 극복하기 위해 계면 반응에 의해 헥산올에서 소수성 유기 리간드인 2-ethylhexyl phosphate(EHP)를 사용하여 MXene의 표면을 개질했다. MXene-EHP는 MXene의 기본 속성을 대부분 유지하고, 유기용매에서 탁월한 분산성을 보였으며 4개월 보관 후에도 우수한 산화 안정성을 보였다. MXene-EHP의 이러한 뛰어난 특성으로 인해 LIB의 양극 LiFePO4(LFP)와 함께 전극 재료에 첨가제로써 사용하였다. MXene-EHP/LFP 복합 양극은 1M LiPF6를 포함하는 EC:DMC (1:1 V:V)전해질, Li metal 음극, Polyethylene 분리막을 사용하여 전지를 제조한 후 사이클링 성능 및 속도 성능, 호환성을 연구하였다. 그 결과 118 mA h g-1의 초기 비용량을 갖는 LFP와 비교했을 때 MXene-EHP/LFP 양극은 150 mA h g-1의 우수한 비용량을 나타내었다. 또한 MXene-EHP/LFP 전극은 1C rate에서 500 사이클 후에도 우수한 산화 안정성 및 용량 유지율을 보여주었다.
맥신(MXene)은 전기전도도가 우수하고 친수성 표면을 가지며, 표면에 여러 관능기를 가진 차세대 2차원(2D) 소재로 센서, 전자파 차폐, 반도체, 슈퍼 커패시터 및 리튬 이온 배터리(LIB)와 같은 에너지 저장 장치에 적용될 수 있다. 그러나 MXene은 주변 조건에서 장기간 보관하면 전기 전도성 및 2D 시트 구조가 손실된다는 단점이 있다. 본 연구에서는 상기 단점을 극복하기 위해 계면 반응에 의해 헥산올에서 소수성 유기 리간드인 2-ethylhexyl phosphate(EHP)를 사용하여 MXene의 표면을 개질했다. MXene-EHP는 MXene의 기본 속성을 대부분 유지하고, 유기용매에서 탁월한 분산성을 보였으며 4개월 보관 후에도 우수한 산화 안정성을 보였다. MXene-EHP의 이러한 뛰어난 특성으로 인해 LIB의 양극 LiFePO4(LFP)와 함께 전극 재료에 첨가제로써 사용하였다. MXene-EHP/LFP 복합 양극은 1M LiPF6를 포함하는 EC:DMC (1:1 V:V)전해질, Li metal 음극, Polyethylene 분리막을 사용하여 전지를 제조한 후 사이클링 성능 및 속도 성능, 호환성을 연구하였다. 그 결과 118 mA h g-1의 초기 비용량을 갖는 LFP와 비교했을 때 MXene-EHP/LFP 양극은 150 mA h g-1의 우수한 비용량을 나타내었다. 또한 MXene-EHP/LFP 전극은 1C rate에서 500 사이클 후에도 우수한 산화 안정성 및 용량 유지율을 보여주었다.
MXenes are the new generation two-dimensional (2D) sheet materials with an ex-cellent electrical conductivity, hydrophilic in nature, and multiple functional groups on the surface, which led to the applicability in the various fields such as sensors, electromagnetic interference shielding, semicondu...
MXenes are the new generation two-dimensional (2D) sheet materials with an ex-cellent electrical conductivity, hydrophilic in nature, and multiple functional groups on the surface, which led to the applicability in the various fields such as sensors, electromagnetic interference shielding, semiconductor, and energy storage devic-es like supercapacitors and lithium ion batteries (LIBs). However, MXenes have drawbacks in terms of long-term storage at ambient conditions resulting in the loss of electrical conductivity and 2D sheet structure. In this work, to overcome the above drawbacks, the hydrophilic MXene surface has been modified using a hydrophobic organic ligand 2-ethylhexyl phosphate (EHP) in hexanol by an inter-facial reaction, the resulting EHP functionalized MXene (MXene-EHP) has retained the most of the basic properties of MXene. The MXene-EHP showed an excep-tional dispersibility in most of the organic solvents and an excellent oxidation sta-bility even after four months of storage. These exceptional properties of MXene-EHP has made it as suitable material to include as an additive in the electrode ma-terial along with cathode LiFePO4 (LFP) in LIBs. The MXene-EHP/LFP composite cathode has been fabricated and studied in terms of compatibility, cycling perfor-mance, and rate-capability with Li metal anode as counterpart separated by poly-ethylene membrane in the presence of 1M LiPF6 in EC:DMC (1:1 v:v) electrolyte. MXene-EHP/LFP cathode has exhibited an excellent specific capacity of 150 mA h g-1 at 1C rate in comparison to the pristine LFP cathode with a specific capacity of 118 mA h g-1. The MXene-EHP/LFP electrode showed a good integrity, oxida-tion stability, and capacity retention even after cycling for 500 cycles at 1C rate.
MXenes are the new generation two-dimensional (2D) sheet materials with an ex-cellent electrical conductivity, hydrophilic in nature, and multiple functional groups on the surface, which led to the applicability in the various fields such as sensors, electromagnetic interference shielding, semiconductor, and energy storage devic-es like supercapacitors and lithium ion batteries (LIBs). However, MXenes have drawbacks in terms of long-term storage at ambient conditions resulting in the loss of electrical conductivity and 2D sheet structure. In this work, to overcome the above drawbacks, the hydrophilic MXene surface has been modified using a hydrophobic organic ligand 2-ethylhexyl phosphate (EHP) in hexanol by an inter-facial reaction, the resulting EHP functionalized MXene (MXene-EHP) has retained the most of the basic properties of MXene. The MXene-EHP showed an excep-tional dispersibility in most of the organic solvents and an excellent oxidation sta-bility even after four months of storage. These exceptional properties of MXene-EHP has made it as suitable material to include as an additive in the electrode ma-terial along with cathode LiFePO4 (LFP) in LIBs. The MXene-EHP/LFP composite cathode has been fabricated and studied in terms of compatibility, cycling perfor-mance, and rate-capability with Li metal anode as counterpart separated by poly-ethylene membrane in the presence of 1M LiPF6 in EC:DMC (1:1 v:v) electrolyte. MXene-EHP/LFP cathode has exhibited an excellent specific capacity of 150 mA h g-1 at 1C rate in comparison to the pristine LFP cathode with a specific capacity of 118 mA h g-1. The MXene-EHP/LFP electrode showed a good integrity, oxida-tion stability, and capacity retention even after cycling for 500 cycles at 1C rate.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.