MXene材料成為儲能新興領域 可擴大儲能容量 提高充電速度

2012年之后，有一種材料開始得到重視，那就是MXene材料。這是一類具有二維層狀結構的金屬碳化物和金屬氮化物材料，其外形類似于片片相疊的薯片。這種材料可以廣泛用于能源和光學等領域，也是儲能科學家們感興趣的一個新興領域。

MXene材料的化學式為Mn＋1AXn，其中（n ＝ 1–3），M代表早期過渡金屬，比如Sc、Ti、Zr、V、Nb、Cr或者Mo；A通常代表第三主族和第四主族化學元素；X代表C或N元素。

近日，德國柏林亥姆霍茲中心（HZB）實驗室的科學家們發(fā)現(xiàn)，MXene材料將極大地提高鈦基“MXene”假電容的儲能能力，能制造出充電速度更快的電池。

科學家們在BESSY同步加速器設備上研究了基于碳的MXene Ti3C2Tx材料，使用軟X射線吸收光譜分析了材料在真空和水溶液中的樣品。分析結果表明，在MXene層中插入尿素分子會使材料的電化學性能發(fā)生顯著變化，可以增加材料56％的儲能容量，原因是因尿素的存在所引起的表面化學變化。

雖然目前來看，對MXene材料的研究還處于早期階段，但在儲能領域，這種材料已經(jīng)顯示出作為“偽電容器”的潛力，即將鋰離子電池的巨大儲能能力與超級電容器的快速充放電時間相結合。

科學家表示，還可以通過X－PEEM（光電子顯微技術）觀察Ti3C2Tx MXene表面的鈦原子的氧化狀態(tài)。當尿素存在時，這種氧化態(tài)更高，有助于儲存更多的能量。