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水系電池具有高安全性、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點，是新興的電源。然而，電化學(xué)穩(wěn)定性窗口窄、活性材料溶解、枝晶生長和循環(huán)壽命短等幾個關(guān)鍵問題阻礙了水系電池的實際應(yīng)用。近來，用于水系電池的二維MXenes及其衍生物由于其特殊性而取得了令人鼓舞的重大進展。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)錢逸泰、山東大學(xué)馮金奎、田園等系統(tǒng)回顧了MXenes及其衍生物在水系鋅離子、鋰離子、鈉離子和雙離子電池方面的最新進展，包括正極制備、負極設(shè)計和電解液優(yōu)化等。

錢逸泰院士/馮金奎/田園Mater. Today：用于先進水系可充電池的MXenes及其衍生物

圖1 各種MXene基水系電池

作者首先介紹了水系電池的基本背景，包括它們的分類、水系電解質(zhì)、正極、負極、粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。然后，總結(jié)了MXenes及其衍生物在電化學(xué)儲能方面的優(yōu)越性。

隨后，全面總結(jié)和討論了MXenes及其衍生物在提高水系鋅離子、鈉離子、鋰離子和雙離子電池電化學(xué)性能方面的設(shè)計策略和內(nèi)在機制。最后，提出了對MXenes及其衍生物用于各種水性可充電池的未來設(shè)計策略的展望。

圖2 MXenes及其衍生物在用于水系可充電池正/負極和電解質(zhì)設(shè)計中的概述

MXenes及其衍生物具有二維性質(zhì)、機械柔韌性、優(yōu)異的金屬導(dǎo)電性、親水性等特殊特性，在水系可充電池中作為正極、負極、集流體、導(dǎo)電粘結(jié)劑和電解質(zhì)添加劑顯示出廣闊的應(yīng)用前景。

MXenes及其衍生物可以顯著穩(wěn)定正極/負極，提高正極/負極的電導(dǎo)率，加速離子/電子傳輸，提高循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，抑制有害的枝晶生長等。該綜述可為具有高能量密度和高安全性的先進水系可充電池的設(shè)計提供指導(dǎo)。

圖3 MXenes及其衍生物用于水系可充電池的挑戰(zhàn)和發(fā)展概述

MXenes and their derivatives for advanced aqueous rechargeable batteries. Materials Today 2021. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.11.021

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