MXene/硼烯异质结构：揭示铝离子电池阴极稳定性和容量的机制

为解决铝双离子电池(ADIBs)因AlCl4嵌入导致的阴极结构不稳定和容量受限问题，研究人员开发了V2CTx/B异质结构阴极材料。该研究通过第一性原理计算和分子动力学模拟，证实该材料具有232 mAh g?1的高容量和1.73 V的工作电压，为新一代铝基储能器件开发提供了重要理论基础。

　　

铝双离子电池(Aluminum dual-ion batteries, ADIBs)的发展正面临重大挑战：阴极材料在AlCl₄嵌入过程中会出现结构崩塌和容量衰减。这项突破性研究提出了创新的解决方案——MXene-硼烯异质结构(V₂CT_x/B)阴极材料，巧妙地将MXene材料卓越的导电性能与硼烯(Borophene)优异的机械强度完美结合。

通过精密的计算模拟，研究团队发现：与单一材料相比，V₂CT_x/B异质结构对AlCl₄的吸附能力显著增强。特别值得一提的是，V₂CO₂/B体系展现出仅0.31 eV的超低扩散势垒，这意味着电池可以实现闪电般的充放电速度。在实际性能方面，该材料交出了令人惊艳的成绩单——232 mAh g^?1的存储容量和1.73 V的平均工作电压，完全满足实用化需求。

为确保材料的可靠性，研究人员还进行了严格的ab initio分子动力学(AIMD)模拟。结果表明，这种异质结构在电池工作条件下表现出卓越的热力学稳定性。这些发现不仅为理解AlCl₄嵌入机制提供了全新视角，更为设计下一代高性能铝基储能装置指明了方向。