IF=28.905，刘安敏/任雪峰/马廷丽EER评述：用于金属硫和空气电池的MXene材料最新进展

MXenes（M_n+1X_nT_x, n = 1 ~ 3）构成了一个令人印象深刻的二维过渡金属碳化物/碳氮化物家族，基于其理想的比表面积、优异的导电性和电池化学耐久性，表现出巨大的储能潜力。因此，对MXenes及其复合材料的现状进行系统研究和分析，对其在储能器件中的应用具有重要意义。

为此，大连理工大学刘安敏副教授、任雪峰及中国计量大学马廷丽教授等人全面系统地总结了MXenes及其复合材料在金属硫电池（特别是锂硫、钠硫电池）和金属空气电池（特别是锂空气、锌空气电池）方面的最新进展。对于金属硫电池，MXene纳米片上的表面官能团可以有效固定多硫化物，抑制充放电过程中的穿梭效应，显著提高循环性能和能量密度。

对于金属空气电池，MXene是一种具有超低功函数和带负电表面的材料，可以改变催化剂活性中心的亲电性，从而调节多组分催化剂体系的催化性能，具有ORR和OER的双重功能。此外，它还可以用作稳定耐用的空气电池正极的关键催化剂材料。

图1. MXene的元素组成及三种典型结构

尽管近年来MXenes相关研究取得了很大进展，但仍有一系列重要挑战亟待解决：

（1）需要进一步努力探索更简单的合成方法，以有效地实现均匀可控的官能团；

（2）MXene的抗氧性较差，通常在空气和水中会快速氧化，需要更有效的方法来减少其氧化；

（3）在电极设计过程中，需要综合考虑结构工程因素；

（4）目前的研究几乎不涉及有机物，将TM氮化物与有机物复合可能会激发新的想法；

（5）开发除Ti₃C₂T_x以外的MXene家族成员；

（6）采用原位表征研究不同循环过程中的结构演变和电化学反应机制。

该综述可为基于MXene的电极材料在可再生电化学储能中的开发和应用提供一些指导。

图2. Mxene在锌空气电池中的应用

Recent Progress in MXene-Based Materials for Metal-Sulfur and Metal-Air Batteries: Potential High-Performance Electrodes, Electrochemical Energy Reviews 2021. DOI: 10.1007/s41918-021-00110-w

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IF=28.905，刘安敏/任雪峰/马廷丽EER评述：用于金属硫和空气电池的MXene材料最新进展

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