[2022动力电池前沿技术]碳化钛MXene正极在锂空气电池中的用途

电动悟空摘录 据外国媒体报道，一组研究人员讨论了巴基斯坦、爱尔兰、沙特阿拉伯和韩国TiC MXene（碳化钛MXene）正极用于锂空气电池。

(图片来源:ACS）

锂空气电池的能量密度几乎是传统锂离子电池的10倍，约为3457 Wh kg-1。然而，该类电池在空气正极方面存在一些关键的技术挑战。为了提高锂空气电池的性能，需要改进正极性能。

以前，研究人员使用一些领先的替代材料，如碳纳米管、石墨烯、硫族化物和过渡金属氧化物，作为锂空气电池的正极。但是，研究结果远不令人满意。

在本研究中，研究人员进行了讨论MXene材料的适用性被用作金属空气电池的关键部件。据报道，到目前为止，MXene锂空气电池和其属空气电池尚未成功应用正极。

综合评价研究人员TiC MXene锂空气电池作为锂空气电池正极的使用，包括当前应用和研究、比较这些材料和替代候选材料、材料合成和性能，以及与其他锂空气电池部件（如负极、氧化还原介质、隔板和电解质）的相容性。

最近的研究在与其他电池组件的兼容性方面取得了一些希望。然而，在将这些材料投入商业之前，有必要克服一些挑战。例如，利用这些材料作为正极，有助于提高锂空气电池的安全性，以及LiO2和MXene表面一致性减少了电池中放电产物的沉积。但表面缺陷会提供额外的反应点。其它研究表明，使用TiC MXene，能解决锂离子通量和低离子电导率的问题。

使用TiC MXene材料的另一个优点是在循环过程中具有承受膨胀的能力，以防止电池故障。膨胀通常会损坏其他材料。TiC MXene有助于抑制枝晶形成，降低锂离子解离能，提高离子电导率。

近年来，合成方法的研究取得了进展。通过优化工艺，可以提高产量和电导率，改进其他关键材料和工艺要素。然而，目前还没有MXene材料可以成为金属空气电池正极研究的切入点。不同版本的材料具有不同的属性和局限性。为了提高这些材料的适用性，需要调整结构。

一般来说，虽然目前的研究存在一些挑战，但使用TiC MXene正极有望显著提高金属空气电池的性能，超过传统锂离子电池。