阿卜杜拉国王科技大学研究人员利用激光脉冲调整MXene替代电

电动悟空摘录 据外国媒体报道，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）研究人员利用激光脉冲调整MXene替代电极材料的结构，以提高其能量容量和其他关键性能。研究人员希望这一策略能帮助下一代电池改进负极材料的设计。

(来源:阿卜杜拉国王科技大学)

石墨含有平坦的碳原子层，锂原子在电池充电过程中嵌入并储存在这些层之间。MXene还含有能容纳锂的层，由钛或钼等与碳或氮原子键合的过渡金属制成，使该材料具有高导电性。这些表面还有额外的原子，如氧或氟。基于碳化钼的MXene具有特别好的储锂能力，但经过反复充放电循环后，其性能会迅速下降。

为了解决这个问题，研究人员利用红外激光脉冲在MXene中创建了小碳化钼“纳米点”（nanodots）。这个过程叫做激光划片（laser scribing）。通过碳材料和碳材料，这些纳米点大约有10纳米宽 结合MXene层。该工艺有几个优点。首先，纳米点可以提供额外的锂储存能力，并加速充放电过程。其次，激光处理可以降低材料中的氧含量，有助于防止氧化钼的形成。最后，纳米点与层体的结合可以提高MXene的电导率，使其结构在充放电过程中保持稳定。

研究人员使用激光片材料制作负极，并在锂离子电池中进行了1000多次充放电循环试验。由于纳米点，该材料的电存储容量是原始MXene的四倍，几乎达到了石墨的最大理论容量。在循环试验期间，激光片材料没有显示容量损失。

Zahra Bayhan说：“从这里可以看出，Mo2CTx的不稳定循环性能是由于随结构降解而氧化成Mooo x。研究人员开发了激光诱导Mo2CTx/Mo2C (LS-Mo2CTx)Mo2C纳米点增强了氧化还原动力学，通过激光降低了氧含量，可以防止氧化引起的结构退化。同时，在充放电循环过程中，由激光诱导形成的Mo2C纳米点与Mo2CTx纳米片之间的强连接可以提高导电性，保持结构稳定。”

LS-Mo2CTx负极，经过1000多个循环，表现为340 mAh g -1.增强容量(原始容量) 83 mAh g -1)具有较好的循环稳定性，容量保持率为106.2%(原容量保持率为80.6%)。这种激光诱导合成方法突出了基于MXene的混合材料在高性能储能应用中的潜力。

研究人员认为，这种激光切片方法可以作为提高其他MXene材料性能的通用策略。这将有助于开发新一代可充电电池，使用低于锂的金属。与石墨不同，MXene还可以嵌入钠和钾离子。