北科納米提供MXene材料（可定制）

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諸如鋰，鈉，鉀，鋅，鎂，鈣，鋁和鐵等金屬負(fù)極在過(guò)去的幾年中得到了廣泛的關(guān)注，這得益于它們較高的理論比容量，低電化學(xué)電勢(shì)以及卓越的電子導(dǎo)電性。金屬負(fù)極可以與正極匹配制備高能量密度的可充電金屬電池。然而，一些內(nèi)在的問(wèn)題如大體積膨脹，不可控生長(zhǎng)的枝晶以及不穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面等阻礙了可充電金屬電池的進(jìn)一步發(fā)展。MXene，作為一種正在興起的2D材料對(duì)于解決這些問(wèn)題已經(jīng)展示出了巨大的潛力，這得益于其2D結(jié)構(gòu)，豐富的表面官能團(tuán)以及組裝成大孔結(jié)構(gòu)的能力。截至目前，在MXenes的輔助下，各種各樣的策略已經(jīng)被提出，并用來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定無(wú)枝晶的金屬負(fù)極，如MXene基宿主設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)親金屬的MXene基基底，用MXene改進(jìn)金屬表面，設(shè)計(jì)MXene陣列以及用MXene修飾隔膜或電解液等等。近日，山東大學(xué)馮金奎教授在國(guó)際高水平學(xué)術(shù)期刊Advanced Functional Materials上發(fā)表題目為：Recent Advances of Emerging 2D MXene for Stable and Dendrite-Free Metal Anodes的綜述文章，總結(jié)了MXene材料在穩(wěn)定無(wú)枝晶金屬負(fù)極應(yīng)用的研究進(jìn)展，并對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望。

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圖1.?MXene在穩(wěn)定和無(wú)枝晶金屬負(fù)極的應(yīng)用。

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圖2.?Ti3C2-Li復(fù)合負(fù)極的合成過(guò)程以及相應(yīng)表征。

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圖3.?Li-Ti3C2Tx-rGO復(fù)合負(fù)極的合成過(guò)程以及相應(yīng)表征。

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圖4.?MG-Li復(fù)合負(fù)極的合成過(guò)程以及相應(yīng)表征。

圖5.?Li-rGO/Ti3C2Tx復(fù)合負(fù)極的合成過(guò)程以及相應(yīng)表征。

圖6.?在銅箔上的Zn-MXene和Li成核和生長(zhǎng)行為的示意圖與相關(guān)表征。

圖7.?柔性2DSi@MXene膜的合成過(guò)程與相關(guān)表征。

圖8.?PA-MXene-Cu的合成過(guò)程與相應(yīng)表征。

圖9.?具有代表性的MXene基超級(jí)電容器器件。N-Ti3C2/C@PP隔膜的合成過(guò)程與表征。

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圖10.?MCPEs的合成過(guò)程與表征。

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圖11.?柔性自支撐Ti3C2Tx?MXene@Zn紙復(fù)合負(fù)極的合成過(guò)程與表征。

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圖12.?MXene在金屬負(fù)極方面在未來(lái)的研究方向。

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總的來(lái)說(shuō)，本文總結(jié)了2D MXene用于穩(wěn)定無(wú)枝晶金屬負(fù)極的研究進(jìn)展。MXene材料在金屬負(fù)極中的應(yīng)用在逐年增加，作為一種新型的多功能2D材料，可以很好地解決金屬負(fù)極的本質(zhì)問(wèn)題。然而， MXene在金屬負(fù)極的研究與應(yīng)用仍屬于起始階段，在未來(lái)還有很多工作值得研究。i）增加MXenes用于金屬負(fù)極時(shí)合成方法的多樣性；ii）設(shè)計(jì)更多用于金屬負(fù)極的MXene基宿主結(jié)構(gòu)；iii）改進(jìn)MXene與液態(tài)電解質(zhì)；iv）在更多金屬負(fù)極中探索MXene的應(yīng)用；v) 設(shè)計(jì)多樣的柔性MXene/金屬?gòu)?fù)合負(fù)極；vi）評(píng)估實(shí)際應(yīng)用能力；vii）循環(huán)再生技術(shù)；viii）與先進(jìn)的技術(shù)相結(jié)合。

文獻(xiàn)鏈接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202004613