二维纳米材料MXene及其在锂离子电池中的应用研究进展

作者：孙丹; 李伟; 刘峥

来源：材料导报, 2021, 35(15): 15047-15055+15087.

• MXene
• 锂离子电池
• 电极材料
• 储能

自20世纪90年代可充电锂离子电池商业化以来,其研究与开发迅速发展。然而研究表明,在锂离子电池中,高速率充电/放电过程会降低锂离子电池的电化学性能。因此,众多研究者致力于开发具有优异的电化学性能、高能量密度和高功率密度的先进电极材料,以进行更好的能量存储和转换。二维(2D)材料由于其独特的性能而表现出巨大的储能潜力。近年来,衍生自MAX相前驱体的2D过渡金属碳化物/氮化物新系列MXene引起了广泛关注。MXene具有化学和结构多样性,因此与其他2D材料相比,在高功率锂离子电池应用中具有竞争力。研究发现,MXene具有优异的物理及化学性质,其中包括非凡的机械强度、出色的导电性、多种可能的表面终止、优异的比表面积以及容纳嵌入剂的能力。当用作锂基电池的电极材料时,MXene已表现出卓越的电化学性能。文中对MXene材料制备路线、结构类型及性质进行介绍,并进一步介绍了MXene材料的储锂机理,归纳总结了MXene在锂离子电池中应用研究的最新进展,最后概述了用于锂基能量存储设备的MXene和MXene基复合材料的挑战和前景,并提出杂原子掺杂、插层以及与其他电极材料复合正成为改善MXene材料在LIB中电化学性能的新方向。

• 单位
  桂林理工大学; 生物工程学院