香港城市大学开发高性能MXene电极 助力发展新一代强力电池

作为一种快速储能材料，二维MXene被视为能源领域的一颗新星。但是这类材料的电压输出不稳定，影响了它的应用。据国外媒体报道，由香港城市大学(City U)科学家领导的研究团队利用高压扫描策略，开发出一种类似电池的电化学Nb2CTx MXene电极，具有稳定的电压输出和高能量密度。这些最新发现将有助于开发下一代大功率电池。

(来源:香港城市大学)

MXene是二维纳米材料的大家族，近十年来一直是储能领域的研究热点。这种材料导电性能优异，表面积大，所以表面氧化还原速度快，储能效率高。但之前报道的MXene电极都缺乏明显的放电电压平台，放电过程中输出电压会快速下降。这会影响MXene的能量密度及其在所需高压区能量输出的稳定性，导致能量密度有限，通常小于100 wh·kg-1。

为了克服能量输出不稳定的问题，研究团队开发了电池型Nb2CTx MXene电极。团队将电压窗口从2.0V调整到2.4V，结果显示Nb2CTx MXene电极具有完全不同的电化学特性。在高达2.4V的高压扫描下，Nb2CTx MXene电极表现出典型的类电池特性，不同于其低电压特性和以往报道的其他MXene体系。

使用高压扫描策略时的卓越性能

研究人员发现，Nb2CTx/Zn电池在高电压扫描下表现出优异的倍率性能、耐久循环性能和高能量密度。更重要的是，研究人员成功地为MXene配备了平坦稳定的1.55V放电平台，从而将能量密度提高到创纪录的水平(146.7 Wh·kg-1)。这是目前最高的MXene水基焊条，63%来自平台区。这就打破了MXene设备的性能瓶颈。

研究负责人支教授说:“缺乏明显的电压平台将影响MXene电极的容量和能量密度，并限制其发展成为高性能电池的潜力。本研究概述了通过高压扫描方法获得具有独特放电电压平台的高能量密度MXene电极的有效途径。这大大提高了MXene电极的电化学性能。”

支教授认为，这一发现将激励更多的研究人员探索MXene家族未被发现的电化学性质。“二维MXene表面氧化还原速度快，储能速度快，储能性能突出。随着电压输出变得稳定，能量密度大大增强，基于MXene的储能设备离实际应用的目标又近了一步。”作为一种快速储能材料，二维MXene被视为能源领域的一颗新星。但是这类材料的电压输出不稳定，影响了它的应用。据国外媒体报道，由香港城市大学(City U)科学家领导的研究团队利用高压扫描策略，开发出一种类似电池的电化学Nb2CTx MXene电极，具有稳定的电压输出和高能量密度。这些最新发现将有助于开发下一代大功率电池。

(来源:香港城市大学)

MXene是二维纳米材料的大家族，近十年来一直是储能领域的研究热点。这种材料导电性能优异，表面积大，所以表面氧化还原速度快，储能效率高。但之前报道的MXene电极都缺乏明显的放电电压平台，放电过程中输出电压会快速下降。这会影响MXene的能量密度及其在所需高压区能量输出的稳定性，导致能量密度有限，通常小于100 wh·kg-1。

为了克服能量输出不稳定的问题，研究团队开发了电池型Nb2CTx MXene电极。研究小组将电压窗口从2.0V调整到2.4V，结果显示Nb2CTx MXene电极具有完全不同的电……化学特性。在高达2.4V的高压扫描下，Nb2CTx MXene电极表现出典型的类电池特性，不同于其低电压特性和以往报道的其他MXene体系。

使用高压扫描策略时的卓越性能

研究人员发现，Nb2CTx/Zn电池在高电压扫描下表现出优异的倍率性能、耐久循环性能和高能量密度。更重要的是，研究人员成功地为MXene配备了平坦稳定的1.55V放电平台，从而将能量密度提高到创纪录的水平(146.7 Wh·kg-1)。这是目前最高的MXene水基焊条，63%来自平台区。这就打破了MXene设备的性能瓶颈。

研究负责人支教授说:“缺乏明显的电压平台将影响MXene电极的容量和能量密度，并限制其发展成为高性能电池的潜力。本研究概述了通过高压扫描方法获得具有独特放电电压平台的高能量密度MXene电极的有效途径。这大大提高了MXene电极的电化学性能。”

支教授认为，这一发现将激励更多的研究人员探索MXene家族未被发现的电化学性质。“二维MXene表面氧化还原速度快，储能速度快，储能性能突出。随着电压输出变得稳定，能量密度大大增强，基于MXene的储能设备离实际应用的目标又近了一步。”

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