【顶刊 AM】下一代可充电电池的功能性mxene基材料
摘要
MXene 被视为重塑能源未来的杰出候选者，具有可行的表面化学、超薄二维结构和出色的电子传导性。广泛的研究工作带来了功能丰富的MXene家族的快速扩展，这显着提高现有储能设备的性能。为 MXene 基材料功能化而开发的策略，包括通过离子/分子/聚合物引发定制其微观结构相互作用或自组装、掺杂剂的表面/界面工程或功能团，从具有各种功能的 MXene 构建异质结构材料，并将其转化为一系列继承的衍生品MXene 前体的优点得到了强调。通过功能化和结构工程，MXene 基电极材料表现出改进的比容量和倍率性能，以及它们的存在进一步抑制甚至消除金属上枝晶的形成阳极，可延长充电电池的使用寿命。同时，MXene 还可作为电解质、隔膜和电流的添加剂收藏家。最后，一些未来值得探索的方向来解决提出了基于 MXene 材料的剩余挑战性问题并实现下一代高功率和低成本可充电电池。
精彩亮点
MXene 是一种二维层状材料，具有优异的导电性和可调节的表面化学性质，使其成为各种电池系统有前景的电极材料。
强调增强 MXene 功能的四种策略：微观结构定制、表面/界面工程、异质结构构建和衍生物转换。
MXene 在钠离子、钾离子、锌离子、铝离子和镁离子电池中应用时表现出改进的性能。它们可以用作活性电极材料、粘合剂、电解质添加剂，以增强稳定性并抑制枝晶生长。
MXene 能够在层之间实现金属离子的可逆和快速嵌入，从而提供高容量和倍率性能。表面工程进一步优化了它们的离子存储能力。
构建基于 MXene 的复合材料可产生协同效应。将 MXene 转化为金属氧化物和硫化物等衍生物也可以提高电池性能。
图文参考
总结
总体而言，凭借精细的功能化和结构工程，MXene 是构建下一代高功率和低成本可充电电池的有前途的材料。需要对基本机制和可扩展合成进行更多研究。总之，这篇全面的综述涵盖了定制 MXene 结构和成分以改善其储能应用的最新进展，特别是在锂离子电池以外的新兴电池系统中。关键的创新是将 MXene 与表面改性和异质结构设计等其他策略相结合，以充分利用其优势文献来源：DOI：10.1002/adma.202204988