ظرفیت منطقه ای فوق العاده بالا و آندهای فلزی سدیم پایدار در چرخه طولانی تقویت شده توسط آئروژل میکروشبکه سدیوفیل MXene/rGO با چاپ سه بعدی

فلز سدیم به دلیل مزایای ذاتی آن، از جمله ظرفیت تئوری بالا، فلات عملیاتی کم و هزینه کم، به عنوان یک ماده آند امیدوارکننده برای باتری‌های مبتنی بر سدیم ظاهر شده است. با این حال، تشکیل کنترل نشده دندریت های سدیم همراه با گسترش حجم نامحدود، کاربرد آن را به شدت محدود می کند. برای پرداختن به این مسائل، ما رویکردی را برای پرداختن به این مسائل با اتخاذ ساختار سه بعدی (3D) Ti3C2Tx/ اکسید گرافن احیا شده (Ti3C2Tx/rGO) که با تکنیک چاپ سه بعدی جوهر مستقیم (DIW) ساخته شده است، به عنوان فلز Na پیشنهاد می کنیم. الکترود میزبان آند ترکیبی از یک اسکلت rGO پرینت سه بعدی که ساختارهای متخلخل مصنوعی را ارائه می‌کند و ادغام نانوصفحات سدیوفیل Ti3C2Tx، مکان‌های هسته‌زایی فراوانی را فراهم می‌کند و رسوب یکنواخت فلز سدیم را ترویج می‌کند. این معماری ویژه طراحی شده به طور قابل توجهی پایداری چرخه فلز Na را با مهار موثر تشکیل دندریت بهبود می بخشد. نتایج تجربی نشان می‌دهد که الکترود Ti3C2Tx/rGO طراحی‌شده می‌تواند پس از 1800 چرخه (3600 ساعت) در 2 میلی آمپر سانتی‌متر مربع با 2 میلی‌آمپر ساعت در سانتی‌متر مربع، راندمان کولمبی (CE) بالای 99.91 درصد را به دست آورد. قابل توجه است که الکترودهای اتخاذ شده طول عمر طولانی بیش از 1400 ساعت با CE بالای بیش از 99.93٪ با ظرفیت فوق العاده بالای 50 میلی آمپر ساعت در سانتی متر مربع در 5 میلی آمپر سانتی متر مربع را نشان می دهند. علاوه بر این، یک سلول کامل پرینت سه بعدی متشکل از یک آند Na@Ti3C2Tx/rGO و یک کاتد Na3V2(PO4)3C-rGO (NVP@C-rGO) چاپ سه بعدی با موفقیت نشان داده شد. این سلول پرینت سه بعدی می تواند ظرفیت قابل توجه 85.3 میلی آمپر ساعت در گرم 1 در 100 میلی آمپر در گرم را پس از 500 چرخه ارائه دهد. عملکرد فوق‌العاده الکتروشیمیایی به‌دست‌آمده توسط پرینت سه بعدی سلول کامل راه را برای توسعه آندهای فلزی سدیم عملی هموار می‌کند.