申恒濤，安永靈，滿泉言，馮金奎?

1) 材料液固結構演變與加工教育部重點實驗室，濟南 250061 2) 山東大學材料科學與工程學院，濟南 250061

鋰離子電池是一種環(huán)境污染小、自放電低、能量密度顯著高于其他商用電池的二次電池，因而被廣泛應用于電動汽車和智能手表、手機等便攜式電子設備中.然而隨著新能源汽車和電子設備的迅速發(fā)展，現(xiàn)有的鋰離子電池的性能已不能滿足人們的需求.國家“十四五”重點研發(fā)計劃項目也對鋰電池提出了更高的考核指標.目前科研人員大量的實驗和理論研究表明，MXenes 材料可以大幅度提高鋰離子電池的能量密度和壽命，在鋰離子電池負極材料應用上具有廣闊的潛力.本文簡要綜述了MXenes 材料在鋰離子電池負極材料中的研究進展.首先我們回顧了MXenes 起源與發(fā)展、制備手段以及表面官能團的作用，進而對鋰離子電池進行了介紹，并闡述了MXenes 材料在負極材料中應用的可行性.最后著重討論了MXenes 復合材料的制備手段和研究策略，并對未來的研究方向進行探討.

1 MXenes 材料

1.1 MXenes 材料的起源

MXenes（Mn+1XnTx）是一類二維無機化合物，其前驅體是MAX（Mn+1AXn）[1].如圖1 所示，其中M 代表過渡族金屬元素，如Ti；X 代表碳、氮或者它們的混合物；Tx代表反應過程中引進的官能團，如–OH、–H 和–F 等；A 主要代表IIIA 族或IVA 族元素，如Al、Si 等.與傳統(tǒng)的二維材料（如石墨烯）不同，MXenes 的前驅體MAX 擁有豐富的化學組成和結構，有超過150 個MAX 相可用[2].MAX 常見的結構有3 種分別為211、312 和413 結構[3]，它們之間的差距在于A 層之間的M 層數，分別為2、3、4（圖2）.因為MAX 相的多樣性，自2011 年Gogotsi等[3]首次合成了Ti3C2Tx以來，MXenes 家族不斷有新的MXenes 材料被研發(fā)出來，此外理論化學家也預測了一些新的MXenes 材料[4].MXenes 與石墨烯的另一個不同點是，石墨烯層間是通過范德華力相互作用結合在一起的，可以比較容易的從當中剝離出單層石墨烯；而MAX 的Mn+1Xn層與A 層之間的化學鍵力較強，難以通過機械剝離的方法制備MXenes.但是M–X 之間的化學鍵合要強于M–A 之間的物理鍵合[5]，這使通過特殊的化學試劑選擇性的刻蝕A 元素成為了可能.

圖2 MAX 及對應的MXenes 的相結構[3]Fig.2 Phase structure of MAX and corresponding MXenes[3]

1.2 MXenes 材料的制備

2011年，Gogotsi等[3]首次報道了使用HF 溶液浸漬Ti3AlC2MAX 相前驅體選擇性刻蝕Al 層制備了Ti3C2Tx，圖2 展示了Al 層的刻蝕示意圖.之后，研究者又研發(fā)了HCl 與LiF[6]、HCl 與NaF[7]等酸性溶液作為刻蝕液.值得一提的是，Gogotsi等[8]通過使用H2O2和HF 作為刻蝕液實現(xiàn)了對Si 層（Ti3SiC3）的刻蝕.而在此之前，MXenes 只能通過含有Al 的MAX 相生產.由于HF 溶液具有強腐蝕性，為了避免使用含有HF 的溶液，Gu等[9]研發(fā)了堿輔助水熱法來制備MXene Ti3C2Tx(T–OH,O)，同樣Lin 和他的同事們報道了路易斯酸熔融鹽法可以對Al、Si 和Ga 等A 位元素的前驅體進行刻蝕，并通過理論計算表明，如果路易斯酸鹽的氧化還原電位高于A 元素，那么就有可能從MAX 相中制備出MXenes[10].

1.3 MXenes 材料的表面官能團

不同的制備方法可能會在MXenes 材料表面產生不同的官能團，進而會導致材料性能上的差異[11–12].例如，通過HF 溶液和氟基鹽刻蝕法制備的MXenes 含有更多的–O–、–OH 和–F，并且不同的HF 濃度和反應時間也會影響表面官能團的組成[13]，這些官能團對材料的儲能能力會產生一定的影響；堿輔助水熱法制備的MXenes 不含–F 端基[9]；路易斯酸熔融鹽法制備的MXenes 主要含有–O–和–Cl 端基[10].

另外，Zhang等[14]使用LiOH 溶液處理Ti3C2Tx，使其層間距擴大了29%，并且使其表面官能團從–F 轉化為–OH.此外，熱處理工藝和條件的改變也是改變表面端基的有效途徑[15–16].如Lee等[16]通過氫退火工藝提高了Ti3C2MXene 在惡劣環(huán)境下的氧化穩(wěn)定性；而Persson等[17]報道了具有–O–和–F 官能團的Ti3C2TxMXene 單片先在真空中進行加熱，并進一步在450 ℃的氧氣氛圍中加熱能達到完全除氟的效果.

2 MXenes 在鋰離子電池負極材料中的應用

2.1 鋰離子電池

鋰離子電池是一種二次電池，是指以鋰離子嵌入化合物為正、負極材料的電池的總稱.在充放電過程中，鋰離子在正、負極材料之間往返嵌入—脫嵌：充電時，鋰離子從正極移向負極，放電時相反，故又被形象的稱之為“搖椅電池”[18].鋰離子電池因為具有電壓高、比能量高、比功率大、工作溫度范圍廣和儲存時間長等優(yōu)點，被廣泛應用于各類電子設備和電動汽車領域.隨著傳統(tǒng)化石能源的枯竭和保護環(huán)境觀念的深入人心，以鋰離子電池為動力的新能源蓬勃發(fā)展.然而目前新能源汽車的續(xù)航能力依然是制約其應用的主要因素，因此研發(fā)新的具有更高儲能密度和壽命的鋰離子電池尤為迫切.

2.2 MXenes 負極材料

MXenes 材料具有優(yōu)良的快速充放電性能、體積變化小和高容量的特點，在2012 年首次被用作鋰離子電池負極材料，研究發(fā)現(xiàn)，Ti2C MXene 材料的可逆容量是原始Ti2AlC MAX 相的5倍，為MXenes 用作鋰離子電池負極材料的研究起到一個良好的開端[19].在此之后，Simon等[20]通過DMSO在f-Ti3C2薄片之間的插入制備了Ti3C2基“紙”狀結構，其鋰容量明顯高于未分層的對照組.同時，Tang等[21]采用密度泛函理論（DFT）計算證明了Ti3C2MXene 具有良好的電子導電性，較高的理論鋰儲容量和快速的鋰離子擴散能力.另外，在Sun等[22]對Ti3C2作為負極材料的研究中，對其循環(huán)伏安曲線的分析表明Ti3C2的鋰存儲機制是嵌入機理.

表面官能團也會影響MXenes 材料的電化學性能.理論計算表明，對Ti3C2MXene 材料而言，純MXenes、含–O–、–F 和–OH 官能團的MXenes 材料的比容量分別為320、268、130 和67 mA·h·g–1[21,23].氧表面構型使得其在三種官能團MXenes 中具有最高的比容量，DFT 理論計算預測了鋰離子在MXene Ti3C2O2薄片之間會形成可逆雙層結構，增加其容量.而對于其羥基化和氟化衍生物，表面官能團會降低Li+的擴散速度和存儲容量，因此在實驗中應當避免這兩種結構.另外，不同的過渡金屬氧化物制備的MXenes 材料也擁有不同的儲鋰能力.例如，Ti2C、V2C、Nb2C 和Ti3C2在1C 電流密度下的比容量分別為110、260、170 和100 mA·h·g–1[21].

2.2.1 MXenes 與碳納米材料復合

將MXenes 與其他材料復合制備具有新結構的材料，可以優(yōu)化材料性能.多層MXenes 材料在制備過程中會產生層狀結構的坍塌和堆積，導致接觸面積大幅度減少，從而降低了MXenes 材料在垂直于層結構方向上的電子和離子運輸能力.因此將多層MXenes 粒子進行分層，制備出類似于“紙”的結構是改善材料電化學性能的一種策略[18].如通過添加碳納米管與MXene 制備的復合材料其比容量為750 mA·h·g–1[24].而Lin等[25]在2015 年首次在MXenes 粒子間生長導電碳納米纖維（CNFs）橋為MXenes 材料提供大量的導電CNFs 通路，可以使制備出的Ti3C2/CNF 雜化粒子具有優(yōu)良的電化學性能.圖3(a)展示了化學氣相沉積技術制備Ti3C2/CNF 雜化粒子的示意圖.圖3(c)表明在1C放電速率下，Ti3C2/CNF 雜化粒子的可逆容量為320 mA·h·g–1，是純Ti3C2Tx粒子的近2 倍；另外Ti3C2/CNF 雜化粒子在100C 高速率充放電獲得的容量也只是略低于Ti3C2Tx在1C 下的容量.而且即使是在100C 的超高速率下，Ti3C2/CNF 經過2900 次循環(huán)后容量仍可穩(wěn)定在97 mA·h·g–1，展示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性.這一點也可以由圖3(d)的 EIS 測試中Ti3C2/CNF 雜化粒子的電阻小于Ti3C2Tx得到驗證.

圖3 (a) Ti3C2/CNF 雜化粒子的制備示意圖；(b) Ti3C2/CNF 樣品的倍率性能；(c) Ti3C2Tx 樣品在1C 和Ti3C2/CNF 樣品在1C 和100C 的循環(huán)穩(wěn)定性；(d) Ti3C2Tx 和Ti3C2/CNF 樣品的EIS 圖(1C=320 mA ·g–1)[25]Fig.3 (a) Schematic diagram of preparation of Ti3C2/CNF hybrid particles;(b) rate performance of Ti3C2/CNF samples;(c) cyclic stability of Ti3C2Tx samples at 1C and Ti3C2/CNF samples at 1C and 100C;(d) EIS diagram of Ti3C2Tx and Ti3C2/CNF samples (1C=320 mA ·g–1)[25]

2.2.2 MXenes 與金屬氧化物的復合

金屬氧化物，特別是過渡金屬氧化物(Transition metal oxides,TMOs)具有較高的的理論容量，是具有應用前景的電極材料之一[26].但在電池循環(huán)過程中，金屬氧化物較大的體積膨脹會使得電極材料與固體電解質間形成不穩(wěn)定的相膜(SEI)和電極材料粉化，造成明顯的不可逆容量損失和較差的循環(huán)穩(wěn)定性[27].而將MXenes 與金屬氧化物相結合，不僅能夠抑制金屬氧化物的體積膨脹，并且還能防止MXenes 的堆疊，完美地結合了MXenes 的金屬導電性和金屬氧化物的高容量特性，表現(xiàn)出優(yōu)異的鋰離子存儲性能[28].Zhao等[29]將分層的Ti3C2TxMXene、Co3O4和NiCo2O4的納米顆粒相結合制備出了具有優(yōu)異性能的Ti3C2Tx/TMO 雜化膜.圖4(a)、4(b) 和4(d)分別為采用交替過濾、原位生長和噴涂法制備的Ti3C2Tx/TMO 復合膜電極的倍率性能.特別是噴涂法制備的Ti3C2Tx/Co3O4薄膜在0.1、5 和10C 下分別實現(xiàn)了1330、650和350 mA·h·g–1的高可逆容量，如圖4（d）所示.圖4（c）顯示其在1C 下循環(huán)100 次后可逆容量仍有1200 mA·h·g–1，且?guī)靵鲂式咏?00%，基本沒有產生容量衰減.這表明MXenes 和TMOs 的雜化在能量存儲方面具有良好的應用前景.Ahmed等[30]通過原子層沉積制備了SnO2/MXene，在充放電過程中結合了SnO2的高理論容量和Ti3C2Tx的結構穩(wěn)定性與高電子導電性.進一步在SnO2/MXene 上沉積HfO2鈍化層，能夠提高材料的循環(huán)性能.研究發(fā)現(xiàn)HfO2涂層的SnO2/MXene 電極作為鋰離子電池負極，比容量能夠穩(wěn)定在843 mA·h·g–1.

圖4 (a) 交替過濾法制備的Ti3C2Tx/Co3O4 薄膜的倍率性能；(b) 原位生長法制備的Ti3C2Tx/NiCo2O4 薄膜的倍率性能；（c～d）噴涂法制備的Ti3C2Tx/Co3O4 薄膜在1C 下的循環(huán)性能和倍率性能(1C=320 mA ·g–1)[29]Fig.4 (a) Rate performance of Ti3C2Tx/Co3O4 thin films prepared by alternating filtration;(b) rate performance of Ti3C2Tx/Co3O4 films prepared by insitu growth;(c–d) properties of Ti3C2Tx/Co3O4 films prepared by sprayingcyclic properties at 1C and rate performance,respectively (1C=320 mA ·g–1)[29]

2.2.3 MXenes 與過渡金屬硫化物的復合

由于MXenes 表面具有大量裸露的金屬原子，其表面能通常較高，在空氣或氧溶液中耐氧性較差導致其電子性能和表面反應性的極大損失[31]，而過渡金屬硫化物(Transitional metal dichalcogenides,TMDCs)的電導率低[32]，與MXenes 形成復合材料，以期能表現(xiàn)出良好的電化學性能.Wu等[33]通過在Ti3C2MXene 上組裝帶有碳涂層的MoS2納米板制備了獨特的二維層次納米雜化材料.碳納米鍍層的覆蓋效應和還原性有效地限制了MXenes在合成過程中的表面氧化和結構降解.對制備樣品進行電化學性能測試，測試結果如圖5(a)所示，當以0.2～10 A·g–1的不同電流密度循環(huán)時，MoS2/Ti3C2-MXene@C 電極材料可以保留660～1130 mA·h·g–1的高容量；即使在20 A·g–1的高電流密度下循環(huán)數周之后電流密度切換回0.2 A·g–1時，其容量仍可以恢復到與初始循環(huán)相近的容量.這種高功率輸出的性能優(yōu)于MoS2/rGO@C、MoS2/氧化MXene 電極和MoS2基電極，并且在1.0～10.0 A·g–1的大電流密度循環(huán)700次后，MoS2/Ti3C2–MXene@C電極表現(xiàn)出700～1200 mA·h·g–1的高容量和接近100%的庫侖效率，如圖5(c)所示.值得注意的是，當樣品在20 A·g–1的電流密度下循環(huán)時（圖5（d）），經過3000 次循環(huán)后容量的保持率超過95%，表現(xiàn)出非常誘人的前景.碳納米鍍層、Ti3C2MXene 和MoS2納米結構的協(xié)同作用使MoS2/Ti3C2–MXene@C納米雜化物的電化學性能、結構穩(wěn)定性和電化學反應動力學得到極大提高.

圖5 (a) MoS2@C、MoS2/rGO@C、Ti3C2 MXene、MoS2@oxidized MXene 和MoS2/Ti3C2–MXene@C 電極在不同充放電電流下的倍率性能；(b) MoS2/Ti3C2–MXene@C電極在0.2A·g–1下的充放電曲線；(c) MoS2/Ti3C2–MXene@C電極在1.0、2.0、5.0和10.0A·g–1的循環(huán)性能；(d)MoS2/Ti3C2–MXene@C 電極在高電流密度20 A·g-1 下的循環(huán)性能[33]Fig.5 (a) Rate performance of MoS2@C,MoS2/rGO@C,Ti3C2 MXene,MoS2/oxidized MXene and MoS2/Ti3C2–MXene@C electrodes at different current density;(b) discharge-charge profiles of MoS2/Ti3C2–MXene@C electrode at 0.2 A·g–1 ;(c) cyclic performance of MoS2/Ti3C2–MXene@C electrodes at the current density of 1.0,2.0,5.0 and 10.0 A·g–1,respectively;(d) cyclic performance of MoS2/Ti3C2–MXene@C electrodes at the current density of 20.0 A·g–1[33]

SnS2是一種特殊的TMDCs，它由兩個封閉的S 原子層和Sn 原子層之間組成，具有優(yōu)異的理論容量和合適的氧化還原電位，但同時具有體積變化大，電導率低的缺點[34].Li等[35]通過簡單的溶劑熱反應制備了修飾在Ti3C2Tx上的SnS2/Sn3S4雜化體，層狀Ti3C2Tx能提高導電性能，緩解體積膨脹，抑制SnS2/Sn3S4納米粒子的聚集，而SnS2/Sn3S4納米粒子也能降低Ti3C2Tx納米粒子的重堆積傾向.將Ti3C2Tx/SnS2/Sn3S4作為鋰離子電池的負極材料，其表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性（100 mA·g–1循環(huán)100 次保有462.3 mA·h·g–1的容量）和優(yōu)異的倍率性能（5000mA·g–1時有216.5 mA·h·g–1的容量）.另外，MXenes 與硫制備的復合材料在鋰硫電池中也表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，Wang等[36]制備的S/Ti3C2Tx在0.5C 倍率下循環(huán)100 次后容量為1059 mA·h·g–1.

2.2.4 MXenes 與硅材料的復合

MXenes 與硅（Si）材料的復合是鋰離子電池負極材料研究的熱門方向之一.傳統(tǒng)商業(yè)石墨負極材料的理論比容量比較低(372 mA·h·g–1)，難以滿足電動汽車等大型移動設備的需求.而Si 具有高達4200 mA·h·g–1的理論容量，低的工作電位和豐富的地球存儲，是具有前景的鋰離子電池負極材料之一[37].然而硅負極在嵌鋰/脫鋰過程中體積膨脹過大，材料易粉化，容易導致循環(huán)性能差和電極斷裂，嚴重影響了硅負極的實際應用[38].Zhu等[39]通過制備三明治狀Si/d-Ti3C2雜化材料，使制備樣品的電化學性能得到了明顯改善.

圖6(a)展示了不同質量比的Si/d-Ti3C2雜化體在電流密度500 mA·g–1下的循環(huán)性能.Si/d-Ti3C2(2∶1)雜化體系在電流密度500 mA·g–1下循環(huán)200次后可逆容量為1130 mA·h·g–1.原始Si 納米顆粒經過100 次循環(huán)后，其容量從3519.3 mA·h·g–1迅速衰減到563.6 mA·h·g–1，并且在相同電流密度下，Si/d-Ti3C2(2:1)雜化體的放電容量比原始Si 電極要高得多.電極微觀形貌如圖6（c）和6（d）所示，原始Si 電極在經過50 次循環(huán)后出現(xiàn)嚴重裂解，這導致材料的容量產生急劇下降；而Si/Ti3C2負極的完整結構在循環(huán)50 次后并沒有被破壞，如圖6（d）所示，說明d-Ti3C2納米片對電極表面沒有明顯的損傷，可以緩解材料在嵌鋰/脫鋰過程中的體積膨脹，優(yōu)化電化學性能.這表明MXenes 在硅基電極中具有廣闊的應用前景.

圖6 (a) 不同質量比的Si/d-Ti3C2 雜化材料在500 mA·g–1 電流密度下的循環(huán)性能；(b) Si/d-Ti3C2(2∶1)雜化和原始Si 納米顆粒的倍率性能；(c～d)分別為原始Si 負極和Si/d-Ti3C2 負極循環(huán)50 次后的SEM 圖像[39]Fig.6 (a) Cyclic properties of Si/d-Ti3C2 hybrid materials with different mass ratios at the current density of 500 mA·g–1;(b) Rate performance of Si/d-Ti3C2(2∶1) hybrid and original Si nanoparticles;(c–d) SEM images of the original Si anode and Si/d-Ti3C2 anode after 50 cycles,respectively[39]

另外，本課題組在2020 年報道了一種具有良好倍率性能和穩(wěn)定性能的MXene/L-Si/C 負極材料[40].首先通過CaSi2前驅體和CO2之間的反應制備了二維硅烯結構（2DSi），通過真空過濾2DSi 和Ti3C2TxMXene 溶液的混合物，合成柔性2DSi@MXene 膜.一方面，2DSi 可以作為成核種子，誘導無枝晶Li 沉積；另一方面，薄膜中填充的2DSi 可以緩解MXenes 納米片的堆積，為Li 的沉積創(chuàng)造足夠的內部空間，此復合薄膜擁有優(yōu)越的親鋰性.此后，通過Si@carbon (NPSi@C)與Ti3C2TxMXene耦合制備了MXene@NPSi@C 薄膜，可作為無枝晶鋰金屬負極的主體[41].Si 在鋰中具有一定的溶解度，因此可以利用NPSi@C-700 作為成核種子誘導Li 均勻沉積，而MXene@NPSi@C 獨特的2D/3D結構可作為親鋰成核劑，提供更多的位點抑制體積膨脹，抑制Li 枝晶生長.對鋰金屬在Cu 箔和MXene@NPSi@C 上的沉積行為進行研究發(fā)現(xiàn)，當循環(huán)15 次時，在銅箔上出現(xiàn)一些Li 枝晶；當Li 電鍍循環(huán)次數增加到30 次時，Li 枝晶積累增多，會刺穿隔膜導致安全問題.而MXene@NPSi@C 經過15 次和30 次循環(huán)后仍呈現(xiàn)致密結構，厚度變化小，因而MXene@NPSi@C 在電鍍/剝離過程中可以適應體積變化，抑制Li 枝晶生長，獲得較長的循環(huán)壽命.

2.2.5 MXenes 與堿金屬負極的復合

堿金屬負極由于其理論比容量高（Li 和Na 分別為3860 和1165 mA·h·g?1）和化學電位低（Li 和Na 相對于標準氫電極分別為?3.040 和?2.714 V）也一直深受研究人員的關注[42–43].然而，堿金屬負極在嵌鋰/脫鋰的過程中易產生體積變化和枝晶，巨大的體積變化可能導致不穩(wěn)定SEI 的形成和低的庫倫效率；枝晶的形成會使隔膜穿透，造成電池短路，這限制了其生產應用和發(fā)展[44].2019年Cao等[45]報道了一種親鋰性三維多孔Ti3C2TxrGO 薄膜作為堿金屬負極的基體，使脫嵌鋰過程中產生的問題得到了改善.

Li-Ti3C2Tx-rGO 負極制備過程如圖7(a)所示[45]，先將層狀Ti3C2Tx與氧化石墨烯（GO）混合制備出致密的Ti3C2Tx-GO 薄膜之后；再將熔融鋰與薄膜接觸，在此過程中發(fā)生褪色反應薄膜的顏色變暗，GO 自我還原形成還原氧化石墨烯(rGO)，Ti3C2Tx-GO 薄膜轉變?yōu)榫哂卸嗫捉Y構的Ti3C2Tx-rGO 薄膜，并且GO 中的含氧官能團和水分被去除，釋放出氣體導致層間的微觀膨脹，使膜層空間變大，并產生強大的毛細管力，使熔融鋰迅速流動封裝到多孔Ti3C2Tx-rGO 薄膜中，成功制備出Li-Ti3C2TxrGO 薄膜.在褪色反應后，Ti3C2Tx材料表面上保留了多種官能團(–O–,–OH 和–F).

采用第一性原理計算表明，含–O–官能團對Li 表現(xiàn)出良好的吸附能力且穩(wěn)定性好，不易脫落.此外，Ti–Li 和O–Li 的共價鍵/離子鍵的形成促進了均勻無枝晶的Li 沉積.雖然Ti3C2Tx薄膜是親鋰性的，但由于其擁有致密的層狀結構，熔融的Li 難以注入到薄膜中，而制備的Ti3C2Tx-rGO薄膜具有較大的層間距，可以快速密封熔化的Li.其制備的Li-Ti3C2Tx-rGO 復合負極的比容量為3086 mA·h·g–1，在1 mA·cm?2電流密度下循環(huán)200 h后，負極表面仍然光滑，沒有發(fā)現(xiàn)鋰枝晶的存在，圖7（b）所示；而裸露的Li 電極上發(fā)現(xiàn)了大量Li 枝晶，如圖7（c）所示.

圖7 (a) Li-Ti3C2Tx-rGO 復合負極制備過程示意圖；(b～c) Li-Ti3C2Tx-rGO 復合負極和裸鋰負極在1 mA·cm–2 循環(huán)200 h 后的SEM 圖像[45]Fig.7 (a) Schematic diagram of preparation process of Li-Ti3C2Tx-rGO composite anode;(b–c) SEM images of Li-Ti3C2Tx-rGO composite anode and bare lithium anode at the current density of 1 mA·cm–2 after cycling 200 h[45]

表1 列出了MXenes 材料作為鋰離子電池負極材料的電化學性能.

表1 MXenes 負極材料的電化學性能Table 1 Electrochemical properties of MXenes materials

3 結論與展望

MXenes 材料已經被廣泛應用在鋰離子電池負極材料中，其中MXenes 與其他材料的復合（如碳納米材料、TMOs、TMDCs、硅材料和堿金屬等）在提高電池能量密度和壽命等方面已經取得了進展.然而要想達到實際應用的目標，還需要作更多的工作：（1）目前大多數研究工作都集中在首次發(fā)現(xiàn)的MXenes上，即Ti3C2Tx；需要對其他的MXenes 材料從理論和實驗的角度進行更多的探索，通過不同的合成方法制備具有不同表面官能團和化學組成的MXenes 材料；（2）對于MXenes 材料和其他材料的合成策略可以做出更多的嘗試，目前很多研究都是通過MXenes 與其他材料的雜化來減緩MXenes 的堆積問題；（3）MXenes 納米片具有良好的柔韌性，而柔性電子器件在生活中也是被廣泛應用的，可以考慮制備柔性復合負極材料.