ドーピングされたカーボンナノチューブのLi+脱溶媒和メカニズムと有機スーパーキャパシタ性能への規制効果に関する研究

• Mo・V・Nb・Cr・W・Zr・Hf・Ta・Sc・Yベースを含む非Ti MXenesへのドーピングが、スーパーキャパシタ応用の新領域としてレビューされた
• M・X・Tサイトへのドーピング/置換および多元素エンジニアリングが、電子構造・電荷分布・層間間隔・表面化学を調整し、電気化学キネティクス・静電容量・レート能力・サイクル安定性に相関すると議論
• 計算およびデータ駆動型アプローチとベンチマーキングを統合し、構造-ドーピング-メカニズム-性能関係の設計原則確立を目指す方向性が示された

MXeneは、その二次元層状構造、高い導電性、親水性表面、調整可能な化学的性質により、電気化学的エネルギー貯蔵において広範な関心を集めている。しかし、従来のMXeneは、再積層、イオン輸送の制限、界面安定性の不足、活性サイト多様性の限界といった課題を抱えている。近年、高エントロピー戦略は、Mサイトに複数の遷移金属を導入することでMXeneの構造と特性を制御する新たな機会を提供してきた。本稿では、Mサイトのマルチメタルエントロピー、XサイトのC/N化学的性質、および表面終端の構成的無秩序の連動する役割に焦点を当て、MXeneベースのエネルギー貯蔵材料の理解と設計のためのフレームワークとして多段…

ポータブルウェアラブルエレクトロニクスの進展に伴い、フレキシブルスーパーキャパシタの開発機会が拡大している。近年、MXeneとその複合材料は、高い理論容量、比表面積、導電性、親水性、機械的柔軟性から、優れたスーパーキャパシタ電極材料として注目されている。本レビューは、MXeneの開発経緯と一般的な合成戦略を概説し、異なる調製方法が構造と特性に与える影響に焦点を当てる。フレキシブルスーパーキャパシタの実用的な要求に基づき、電荷蓄積、レート性能、サイクル寿命、機械的柔軟性に影響を与える主要因を分析する。MXene複合材料の性能向上に用いられる一般的な設計戦略をまとめる。さらに、MXeneベース電…

• LIBへのナノ材料応用の最近の開発をアノード・カソード・電解質の3領域で評価したレビュー。
• アノード側はシリコン、炭素系ナノ材料、遷移金属酸化物、二元金属酸化物(BMO)、二元遷移金属酸化物(BTMO)を容量・反応速度論・構造安定性の観点で議論。
• カソード側はリン酸鉄リチウム(LFP)、ニッケル・マンガン・コバルト酸化物(NMC)、遷移金属硫化物、亜鉛・マンガン酸化物をリチウムイオン輸送・レート性能・容量維持率の観点で評価。

• ヨシの穂由来の天然Si/N共ドープ多孔質バイオマスカーボンマイクロチューブをリチウムイオン電池アノード材料として合成し、電気化学的性能を実証した研究成果が報告された。
• RC-Si/Nアノードは100 mA g−1で200サイクル後761.3 mAh g−1の放電容量、1 A g−1で1000サイクル後517.7 mAh g−1の放電容量を維持するサイクル安定性を示した。
• DFT計算により、強化されたLi+吸着能力、長期間サイクルでの持続的構造的完全性、促進された反応速度論が確認された。