MXene材料可擴(kuò)大儲(chǔ)能容量，并提高充電速度

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(jié)構(gòu)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(xué)等領(lǐng)域，也是儲(chǔ)能科學(xué)家們感興趣的一個(gè)新興領(lǐng)域。

MXene材料的化學(xué)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M(jìn)o；A通常代表第三主族和第四主族化學(xué)元素；X代表C或N元素。

德國(guó)柏林亥姆霍茲中心（HZB）實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，MXene材料將極大地提高鈦基“MXene”假電容的儲(chǔ)能能力，能制造出充電速度更快的電池。

科學(xué)家們?cè)贐ESSY同步加速器設(shè)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(jié)果表明，在MXene層中插入尿素分子會(huì)使材料的電化學(xué)性能發(fā)生顯著變化，可以增加材料56％的儲(chǔ)能容量，原因是因尿素的存在所引起的表面化學(xué)變化。

雖然目前來看，對(duì)MXene材料的研究還處于早期階段，但在儲(chǔ)能領(lǐng)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(chǔ)能能力與超級(jí)電容器的快速充放電時(shí)間相結(jié)合。

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