MXene材料的合成方法及其作为锂金属负极宿主的应用综述

锂金属直接用作负极时,在循环过程中面临枝晶生长和体积膨胀的问题,导致固态电解质界面(SEI)层断裂和重复形成,消耗活性物质和电解质,进而降低电池的库仑效率并导致容量快速衰减。设计具有快速传质和足够存储空间的基体是促进锂的均匀沉积、减少SEI重复生长和死锂形成的有效方法。具有二维层状结构的MXenes由于具有优异的导电性、可调控的层间距、丰富的亲锂表面官能团和优异的机械性能而被认为是良好的锂金属宿主。本综述首先总结了MXenes的多种合成方法,包括借助外部试剂蚀刻前驱体MAX相、化学气相沉积、UV诱导蚀刻和机械化学等方法。不同的合成方法会形成不同表面官能团和层状结构的MXene,进而影响锂金属的成核和生长行为。随后,介绍了纯MXene,MXene-碳杂化物和MXene-非碳杂化物在锂金属负极宿主中的应用,主要关注其缓解锂金属负极体积变化并抑制锂枝晶生长方面的性能。最后,对一些改性策略和潜在的研究方向进行了总结和展望。