?? ?? ?先進(jìn)的堿金屬（鋰，鈉和鉀）電池正在不斷更新以滿足對(duì)高性能儲(chǔ)能器件日益增長(zhǎng)的需求，這對(duì)于其搞理論比容量以及金屬負(fù)極較低的氧化還原電位。Na基電池引起較低的成本已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注。與此同時(shí)，一些Na基電池，如Na-O2和Na-CO2，顯示出了杰出的電化學(xué)穩(wěn)定性與可逆性。實(shí)際上，一些可充電鈉金屬電池，如Na-S和Na-NiCl2，可以在高溫下工作，具有一定的商業(yè)價(jià)值。然而，直接使用Na金屬作為穩(wěn)定的室溫納金屬電池負(fù)極材料仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

?? ? ? MXene，是一種獨(dú)特的二維（2D）層狀材料，因其豐富的表面官能團(tuán)，超高的金屬導(dǎo)電性高機(jī)械模量，在儲(chǔ)能領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛地研究。最近，MXene已經(jīng)被應(yīng)用于穩(wěn)定Li/Na金屬負(fù)極。一些MXene基金屬負(fù)極，如層狀結(jié)構(gòu)的MXene-Li膜，MXene氣凝膠以及柱狀的Sn@MXene被成功地制備，因其可以抑制Li/Na枝晶的生長(zhǎng)進(jìn)而增強(qiáng)循環(huán)穩(wěn)定性。通過理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)觀察揭示了，MXene表面的官能團(tuán)與Li/Na金屬之間良好的吸附力誘發(fā)的沉積效應(yīng)。同時(shí)，MXene薄膜上的成核現(xiàn)象促進(jìn)了鵝卵石狀的Li水平生長(zhǎng)，然而，鈉金屬在MXene上的生長(zhǎng)機(jī)理仍然未知。

? ? ?最近，哈爾濱工程大學(xué)曹殿學(xué)教授在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊ACS Nano上發(fā)表題目為：?Induction of Planar Sodium Growth on MXene (Ti3C2Tx)-Modified Carbon Cloth Hosts for Flexible Sodium Metal Anodes的研究論文，成功地設(shè)計(jì)并合成了一種MXene-Ti3C2Tx包覆的碳布（Ti3C2Tx-CC），具有高導(dǎo)電以及親鈉的表面。經(jīng)過熱浸處理后，獲得了具有剛性和可彎曲性的Na-Ti3C2Tx-CC復(fù)合材料，并將其用作鈉離子電池的負(fù)極材料。

圖1.?Ti3C2Tx-CC骨架和Na-Ti3C2Tx-CC金屬負(fù)極的合成示意圖。

圖2.?Na-Ti3C2Tx-CC的形貌與機(jī)械性能表征。

圖3.?Na-Ti3C2Tx-CC電極的電化學(xué)性能表征。

圖4.?Ti3C2Tx沉積效應(yīng)及其機(jī)理的探究。

圖5.Na-Ti3C2Tx-CC//NVP金屬柔性全電池的電化學(xué)性能測(cè)試。

具有豐富表面官能團(tuán)的Ti3C2Tx-CC通過一種簡(jiǎn)單的電泳沉積的方式成功地合成，并且其較高的電子導(dǎo)電性以及親鈉性。該方法是通用并且更新的，可以提升金屬電極的性能。Na-Ti3C2Tx-CC表現(xiàn)出了穩(wěn)定的剝離/電鍍行為（5 mAh cm-2?@ 5 mA cm-2）以及在碳酸鹽電解液中9 mA cm-2?@ 3 mAh cm-2?和4? mA cm-2?@ 80mAh cm-2的電化學(xué)性能，而且沒有Na枝晶的形成。在循環(huán)過程中更低的成核過電位以及逐漸降低的過電位，得益于Ti3C2Tx的均勻沉積。第一性原理與SEM圖像揭示了機(jī)理，展示出了Ti3C2Tx有效的初始成核以及Na原子在Ti3C2Tx結(jié)構(gòu)表面的排列，導(dǎo)致了橫向的片狀鈉沉積。這些發(fā)現(xiàn)證明了鈉金屬電極制備的多樣可行策略，并為MXene保護(hù)金屬負(fù)極提供了新方向。

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