"双合一"Ti3C2Tx/TiO2/La2O3双异质结构实现高稳定性锂离子电池阳极材料

为解决MXene材料在锂离子电池(LIBs)中因锂离子快速嵌入导致结构不稳定的问题，研究人员通过构建Ti3C2Tx/TiO2/La2O3双异质结构，显著提升电极结构稳定性和储能性能。该材料在0.1 A g-1下循环800次容量保持319 mAh g-1，1 A g-1下超10000次循环容量保持率达101%，为高稳定性LIBs阳极设计提供新范式。

　　

随着化石能源枯竭与环境问题加剧，发展高效储能技术成为全球焦点。锂离子电池(LIBs)虽占据市场主导地位，但传统石墨阳极理论容量仅372 mAh g^-1，且金属氧化物阳极存在导电性差、体积膨胀等问题。MXene材料虽具优异导电性，但其结构在锂离子快速嵌入时易崩塌。为此，中国研究人员在《Journal of Alloys and Compounds》发表研究，通过创新设计Ti₃C₂T_x/TiO₂/La₂O₃双异质结构，突破单异质结构的性能局限。

研究采用氢氟酸(HF)蚀刻法制备多层Ti₃C₂T_x，通过水热法一步构建双异质结构，结合X射线衍射(XRD)和电化学测试等技术进行表征。

结果与讨论
材料表征显示TiO₂纳米颗粒均匀生长于Ti₃C₂T_x层间，La₂O₃有效抑制体积膨胀。电化学测试表明，该结构通过协同效应降低离子扩散能垒，在0.1 A g^-1下循环800次容量保持319 mAh g^-1；高电流密度(1 A g^-1)下实现超10000次循环且容量反常增长至101%，归因于电极活化效应。

结论
该研究开创性地将双异质结构概念引入LIBs阳极设计，通过Ti₃C₂T_x的导电网络、TiO₂的高容量和La₂O₃的稳定作用协同提升性能。其突破性在于：首次实现"双异质结构"对电极热力学/动力学行为的双重调控，为开发超长寿命LIBs提供新思路，对推动可再生能源存储技术发展具有重要意义。