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在過去的幾十年中，可充電電池如鋰離子電池等因其具有較高的能量密度與寬工作電壓范圍，得到了廣泛且深入的研究。隨著需求的日益增長，在能量密度、循環(huán)壽命以及電池安全性等問題上需要進一步地改進。下一代先進的鋰離子電池已經(jīng)在這方面取得了一定的進展。更多的注意力應當集中在電極的工藝以及高性能電極材料的開發(fā)上，使其具有增強的離子/電子傳輸能力。

二維材料，通常被定義為有幾個原子層厚度以及高橫縱比的一類材料，因其具有較大的面積-體積比，被認為是一類理想的電極材料。MXenes，作為一類新興的2D金屬碳化物或碳氮化物，因其金屬導電性以及豐富的表面化學在電化學儲能領域得到了廣泛的關注。MXene是作為鋰電的負極材料，具有較高的嵌鋰電位，更大的層間距（~1nm）可以保證Li+的快速嵌入，進而提升倍率性能。然而，MXenes自身有一些固有的缺陷，如較低的容量。一般的二維材料是一種垂直“面對面”堆疊的結構，這是因為層間存在的一種強烈的范德瓦爾茲力，這對于快速充電是不利的。

最近，南京大學Shaochun Tang教授與南京理工大學Junwu Zhu教授合作在國際知名學術期刊?Chemical Engineering Journal上發(fā)表題目為：?MXene-based porous and robust 2D/2D hybrid architectures with dispersed Li3Ti2(PO4)3?as superior anodes for lithium-ion battery Batteries的研究論文，提出了一種避免重堆疊提升穩(wěn)定性的新策略，進一步提升鋰電性能。

圖1.LTP-TiO2/MXene納米復合物的合成過程。

圖2.?2D-2D LTP-TiO2/MXene納米結構的SEM圖像。

圖3.?2D-2D LTP-TiO2/MXene納米結構的TEM與HRTEM圖像。

圖4.?MXene，TiO2/MXene和 LTP-TiO2/MXene納米結構的XRD與XPS表征。

圖5.?多孔2D/2D LTP-TiO2/MXene促進儲鋰性能機理與電化學性能測試。

圖6.?LTP-TiO2/MXene納米復合物的CV圖像與動力學性能分析。

本文采用了一種新穎的策略，成功地制備了新型的分級多孔并且具有穩(wěn)定性的2D/2D復合結構，包括薄Ti3C2片與許多垂直相交的TiO2納米片，通過有效地熔融鹽法，最終形成分散的Li3Ti2(PO4)3. 這種LTP- TiO2/MXene作為鋰電的負極，在50 mA g-1的電流密度下儲鋰容量可以達到204 mAh g-1，以及較高的倍率性能。良好的性能主要得益于其獨特2D/2D復合結構所具有的較高的表面電容貢獻。與此同時，復合物杰出的穩(wěn)定性來自于穩(wěn)定的復合結構可以緩解體積變化帶來的容量損失。這項工作為2D/2D復合結構材料的設計提供了新的思路。

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