上海理工畢文超、同濟吳廣明、華盛頓大學曹國忠教授最新ESM綜述：MXenes鈉離子電池的研究進展
MXenes及其復合物電極材料在鈉離子電池的套用
第一作者：畢文超
通訊作者：高國華*，張增海*，吳廣明*，曹國忠*
鈉離子電池因具有資源豐富、成本低等優點有望成為鋰離子電池的補充或替代，因此在大規模儲能套用中具有廣泛的套用前景。MXenes（Mn+1XnTx）作為一種新型的二維過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物，因具有高電子導電性、可控的結構和表面化學等特點，已被套用於鈉離子電池中。本文總結了基於MXene的鈉離子電池的研究進展，並討論了其未來研究方向，助力鈉離子電池的研究和進一步套用。
近日， 上海理工大學的畢文超、同濟大學的吳廣明教授團隊和華盛頓大學的曹國忠教授 ，在國際知名期刊 Energy Storage Materials 上發表題為 「MXenes and their composites as electrodes for sodium ion batteries」 綜述文章。文章先詳細介紹了MXenes的結構和特性，分析了MXenes電化學特性的關鍵影響因素。然後，依據不同的合成策略，系統總結了MXenes及其復合材料的在鈉離子電池陽極、陰極的研究進展。最後，文章對MXenes用於鈉離子電池的研究方向提出了展望，為鈉離子電池的進一步套用提供了方向。
圖1. 堿金屬離子電池的比較。
圖2.MXenes在不同二次電池中的套用情況。
圖3. MXenes合成策略的發展過程。
圖4. 透過自上而下和自下而上的方法合成的MXenes、以及透過自組裝、二次生長、原位衍生等策略合成的MXene復合物，套用於鈉離子電池電極材料時表現出了獨特的電化學特性和機制。
圖4. 對MXenes鈉離子電池的展望。
要點一：MXenes的結構與特性
MXene是一種二維層狀結構，其豐富的化學組成、可調控的晶體結構和表面能官能團賦予了MXenes獨特的電子特性、化學穩定性、親水特性、機械效能等。
要點二：影響MXenes的電化學效能的關鍵因素
MXenes的電化學特性與其表面化學、層間距離和微觀結構密切相關。MXenes的表面官能團、層間距離和微觀結構可以直接影響電子、離子的行為，影響其儲存電荷的能力，成為影響MXene的電化學效能的關鍵因素。
要點三：MXenes及其復合物在鈉離子電池陽極的套用
MXene結構和特性與其合成策略密切相關，包括自上而下的（非）含氟的制備方法和自下而上的合成方法。MXene復合物透過自組裝、二次生長、原位轉換等策略具有獨特的電化學特性，因而表現出不同的電化學效能和儲能機制。
要點四：MXene復合物在鈉離子電池陽極的套用
MXene復合材料還被套用到鈉離子電池的陽極材料中，MXene主要用於提高陽極材料電子導電性和結構穩定性，相對少於陽極材料的套用。
要點五：展望
當前對MXene鈉離子電池的研究仍然有限，文章從材料最佳化、新種類研發、儲能機制深入學習、器件設計等方面討論並提出了MXenes在鈉離子電池領域套用方面未來發展的方向。
MXenes and their composites as electrodes for sodium ion batteries
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