羅 宇， 孔 玥， 黃燕山， 藺華林

（上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，上海 201418）

環(huán)境污染和能源危機(jī)有望通過(guò)綠色清潔和可再生的新能源器件來(lái)緩解。高性能的鋰電池作為具有前景的候選儲(chǔ)能設(shè)備，必須有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和低成本的新型電極材料支持[1-2]。高比能電極二維材料，如石墨[3]、氧化鈷鋰[3]、硫化鈦[4]、金屬有機(jī)框架(metal-organic frameworks，MOFs)[5]和過(guò)渡金屬二鹵族化合物(transition metal dichalcogenides，TMDs)[6]等，具有許多獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，如良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、超高的強(qiáng)度和超大的比表面積、可調(diào)的層間距和界面化學(xué)等。這一系列獨(dú)特的性質(zhì)為其在能源領(lǐng)域的應(yīng)用提供了無(wú)限前景，自從石墨烯以極其優(yōu)異的性能被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，二維晶體材料在材料科學(xué)領(lǐng)域引起巨大的熱潮。

2011 年，一類(lèi)新型類(lèi)石墨烯二維晶體材料——過(guò)渡金屬碳/氮化物MXene(化學(xué)式為Mn+1XnTx，其中M 是Ti、V、Nb 等過(guò)渡金屬；X 是C 或N 元素，n=1～3；Tx是表面官能團(tuán))被美國(guó)Drexel 大學(xué)Gogotsi 教授團(tuán)隊(duì)[7]研究合成出來(lái)，他們利用氫氟酸化學(xué)刻蝕三元陶瓷材料陶瓷相，成功制備出一種新型的二維碳化物晶體Ti3C2Tx。很快就有各種MXene 材料被合成出來(lái)，迄今為止，已有30 多種MXene 被相繼研究報(bào)道，主要包括：Ti3C2[8]，Ti2C[9]，Mo2C[10]，Ti3CN[11]，Sc2C[12]，Ta4C3[13]，Nb2C[14]以及Nb4C3[15]。

因?yàn)镸—X 鍵比其他二維材料，如石墨烯和TMDs的范德華力強(qiáng)得多[16]，所以MXene 除了擁有所有其他二維材料具有的優(yōu)異結(jié)構(gòu)和物化特性外，同時(shí)還具有其眾多的獨(dú)特的性質(zhì)：親水表面、高電導(dǎo)率、良好的離子遷移率和優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性等[17-20]。MXene 的應(yīng)用也極其廣泛，包括能量存儲(chǔ)、電磁干擾屏蔽、水凈化、氣體和生物傳感器、潤(rùn)滑以及光電和化學(xué)催化[21]。本文綜述了MXenes 及其復(fù)合材料的性質(zhì)、制備方法及其在鋰基電池方面的最新進(jìn)展，并對(duì)MXenes 及其鋰基電池復(fù)合材料的未來(lái)發(fā)展提出了展望。

1 MXene 基材料的性質(zhì)

MXene 中M 可以是T、Mo、Cr、V 等多種過(guò)渡金屬，且表面官能團(tuán)各有不同，因此其具有獨(dú)特的電學(xué)及光學(xué)特性和機(jī)械性能。

1.1 MXene 的結(jié)構(gòu)特征

由Barsoum 教授[22]命名的MAX 相，是一類(lèi)密排六角層狀結(jié)構(gòu)的三元層狀化合物的統(tǒng)稱(chēng)?；瘜W(xué)式Mn+1AXn，其中M 是過(guò)渡金屬，A 代表Ⅲ、Ⅳ主族元素，X 是碳或氮元素(見(jiàn)圖1)，其中Mn+1Xn層內(nèi)由共價(jià)鍵相連，A 原子嵌入層間，并形成類(lèi)似于金屬鍵的化學(xué)鍵，是相對(duì)最不穩(wěn)定的[23]。通過(guò)液相刻蝕等方法將MAX 相中的A 原子層移除，可得到與石墨烯類(lèi)似的二維結(jié)構(gòu)，此二維結(jié)構(gòu)被統(tǒng)一命名為MXene。

圖1 從金屬有機(jī)物的腐蝕和剝離形成二維MXene 的示意圖[24]Fig. 1 The schematic of formation of 2D MXenes from etching and exfoliation of MAC[24]

1.2 Mxene 性能研究

1.2.1 電學(xué)及光學(xué)特性

通過(guò)密度泛函理論和對(duì)稱(chēng)性分析的方法計(jì)算，證明了MXenes 費(fèi)米能級(jí)上狄拉克點(diǎn)的存在[25]。多數(shù)的MXene 為導(dǎo)體，其導(dǎo)電性主要受過(guò)渡金屬的d軌道電子影響。此外，MXenes 表面的官能團(tuán)(—F、—OH)、溫度、熱處理等均對(duì)其導(dǎo)電性有一定影響，如Wang 等[26]研究發(fā)現(xiàn)，MXene 在稀NaOH 溶液中堿化后，分別在400 ℃和600 ℃煅燒處理，其電導(dǎo)率分別能夠達(dá)到850 S·cm—1和2 410 S·cm—1。

1.2.2 機(jī)械性能

Lipatov[27]證明Ti3C2Tx單層的有效彈性模量為(330±30) GPa，大大超過(guò)了在GO 和rGO 單分子膜[28]和其他溶液處理2D 材料上的納米壓痕實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的有效彈性模量為(207.6±23.4)GPa。此外，MXene 的機(jī)械性能受M 元素的影響，例如Mo2C 在雙軸應(yīng)變下的彈性模量預(yù)計(jì)為312 GPa，而Ti3C2的彈性模量為368 GPa，Ti4C3的彈性模量為403 GPa。據(jù)報(bào)道，Mo2C 的斷裂強(qiáng)度預(yù)計(jì)在92～161 N/m 的范圍內(nèi)，表明優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性[29]。

2 MXene 及MXene 基材料的制備方法

自2011 年Gogotsi 團(tuán)隊(duì)第一次使用HF 刻蝕MAX 相材料制備出二維材料MXene 以來(lái)，已經(jīng)有越來(lái)越多的合成MXene 及其復(fù)合材料的方法被逐漸報(bào)導(dǎo)出來(lái)。

2.1 MXene 的制備合成

2.1.1 氫氟酸刻蝕法

實(shí)驗(yàn)室最常使用的是HF 直接刻蝕MAX 相，就目前來(lái)說(shuō)，Ti3C2Tx是最常見(jiàn)的MXene 材料，可以通過(guò)直接使用“HF”的方法刻蝕Ti3AlC2制備而成。式(1)是制備Ti3C2的主要反應(yīng)，式(2)、(3)是在Ti3C2的表面生成—OH 和—F 官能團(tuán)進(jìn)行的反應(yīng)[30]。

2.1.2 氫氟酸替代物刻蝕法

由于HF 腐蝕性太強(qiáng)，毒性太大，目前采用毒性較小的刻蝕劑(如HCl—LiF[31]和NH4—HF[32])，通過(guò)水以及鋰離子的插層作用，得到了層間距更大、缺陷更少、產(chǎn)率更高的的手風(fēng)琴狀樣品，如圖2(a)～(c)所示[33-35]。但是利用此類(lèi)刻蝕劑蝕刻的時(shí)間需要幾個(gè)小時(shí)到幾天不等，比HF 稍微長(zhǎng)一些。此外，MXene 的性質(zhì)也往往受不同的刻蝕劑的影響，如利用LiF—HCl 蝕刻劑刻蝕得到的Ti3C2Tx具有更高的導(dǎo)電性、更大尺寸的薄片和更優(yōu)異的機(jī)械性能，而用HF 刻蝕得到的Ti3C2Tx其尺寸更小，且?guī)в懈嗳毕輀36-37]。

2.1.3 化學(xué)插層剝離法

合適的插層劑，可以有效擴(kuò)大MXene 層狀材料的層間距，弱化層間相互作用力。通過(guò)剝離，可以得到更充分的單層薄片。因此，對(duì)化學(xué)插層劑的研究也引起了廣泛的關(guān)注。目前化學(xué)插層劑主要包括：二甲基亞砜[38]、氯仿[39]、異丙胺[14]、四丁基氫氧化銨[40]等。Gogotsi 團(tuán)隊(duì)[41]首次使用二甲基亞砜作為插層劑，分離堆疊的Ti3C2片層，再通過(guò)超聲輔助處理將多層MXene 分離成單層或者少層的薄片結(jié)構(gòu)，從而為探索二維單層薄片的MXene 打開(kāi)了大門(mén)。Qian 等[38]通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論再次證明了二甲基亞砜的脫層效應(yīng)。目前，在插層劑的研究中發(fā)現(xiàn)[42]，低共熔溶劑[43](DES：氫鍵受體(如季銨鹽)和氫鍵供體(如酰胺)組合而成的兩組分或三組分低共熔混合物)，DES 在主體MXene 材料之間的電荷轉(zhuǎn)移和分層過(guò)程中扮演反應(yīng)介質(zhì)和插層劑的角色，如圖2(e)、(f)所示。此外MXene 材料和DES 之間的化學(xué)反應(yīng)可以誘導(dǎo)與基面或缺陷位置形成氫鍵，使Mxene 片層表面鈍化，有效緩解Ti3C2Tx的氧化，從而剝離得到的單層Ti3C2Tx的耐氧化降解的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)28 周之久。

圖2 Ti3C2Tx 的形貌表征[38][Fig. 2 Morphology characterizations of Ti3C2Tx[38]

因?yàn)镸Xene 的低容量、低電容、表面官能團(tuán)復(fù)雜、微觀結(jié)構(gòu)不活潑等局限性，使理想的2D MXene 片材料不能實(shí)際應(yīng)用。因此，基于MXene基復(fù)合材料的制備合成技術(shù)，對(duì)提高M(jìn)Xene 材料的性能和解決上述2D MXene 片材料的局限性至關(guān)重要。

2.2 MXene 基復(fù)合材料的制備合成

MXene 基復(fù)合材根據(jù)形貌結(jié)構(gòu)維度劃分，可以分為二維和三維(3D)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，不同的制備方法可以控制合成具有不同形貌結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，從而為材料帶來(lái)獨(dú)特的性質(zhì)。

2.2.1 二維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

MXene 納米片和過(guò)渡金屬氧化物(transition metal oxide，TMOs)通過(guò)自組裝的方法，可以得到二維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。Liu 等[44]通過(guò)自組裝二氧化鈦(TiO2)/MXene 和二氧化錫(SnO2)/MXene，如圖3(a)、(b)所示。首先，MXene 納米片作為底層襯底以防止TMO 納米結(jié)構(gòu)在鋰化/脫鋰化過(guò)程中聚集。其次，MXene 納米片有優(yōu)異的機(jī)械柔性，對(duì)于反應(yīng)過(guò)程中嚴(yán)重的體積膨脹的SnO2，可以減輕體積膨脹并其粉碎。最后，TMO 納米結(jié)構(gòu)充當(dāng)間隔物，可以防止MXene 納米片重新堆疊，從而有效阻止活性組分粉化。

2.2.2 三維Mxene 基復(fù)合材料

(1) 模板法。聚苯乙烯(PS)球是構(gòu)建三維(3D)材料的最常見(jiàn)使用的模板。Li 等[45]通過(guò)在三維Ti3C2TxMXene 均勻涂覆聚苯胺(PANI)層制備PANI@MXene 異質(zhì)結(jié)構(gòu)，如圖3(c)所示。PS 球可以與Ti3C2TxMXene 片均勻分散在水中，然后犧牲PS 球形模板，再通過(guò)真空抽濾，Ti3C2TxMXene 片包裹在聚苯乙烯球表面，最后通過(guò)450 ℃的熱退火完全去除PS 模板，得到具有大孔結(jié)構(gòu)的柔性PANI@MXene 膜材料，如圖3(d)所示。該柔性膜電極表現(xiàn)出1 632 F·cm—3的高容量和在5 000 mV·S—1下827 F·cm—3的高速率能力。

圖3 MXene 基復(fù)合材料（a）TMO 納米結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單自組裝示意圖；（b）TiO2/MXene 和SnO2/MXene 形貌結(jié)構(gòu)[44]；（c）、（d）PANI@M-Ti3C2Tx 電極的制備示意圖及相應(yīng)的形貌結(jié)構(gòu)[45]Fig. 3 MXene matrix composites（a）schematic diagram for the simple self-assembly of TMO nanostructures，（b）TEM of TiO2/MXene heterostructures and SnO2/MXene heterostructures[44]，（c，d）Schematic diagram of the preparation of compressed PANI@M-Ti3C2Tx electrode and morphology structure of the corresponding products[45]

(2) 靜電自組裝法。由于MXenes 具有豐富的表面基團(tuán)(—O、—OH 和—F)，它們可以均勻地分散在水溶液中，引入膠凝劑后，破壞了Mxene 片層之間的靜電排斥力和范德華力相互作用之間的平衡，使溶液中的MXene 納米片相互連接并組裝成3D 多孔結(jié)構(gòu)。目前可使MXene 凝膠化的凝膠劑氧化石墨烯(GO)[46]，通過(guò)凝膠交聯(lián)，并將溶劑移除，可以得到三維大孔結(jié)構(gòu)的柔性MXene 基材料，Lin等[47]通過(guò)多價(jià)金屬離子和少量氧化石墨烯有效交聯(lián)，制備得到具有取向結(jié)構(gòu)的多孔MXene 泡沫，該材料并顯示出良好的可折疊性和優(yōu)異的穩(wěn)定性。

(3) 3D 打印法。將水基且無(wú)其他添加劑的MXene 墨水通過(guò)3D 打印，可以構(gòu)筑出具有不同結(jié)構(gòu)的MXene 三維模型。例如，Yang 等[48]用Ti3C2Tx配制水性墨水，該油墨具有理想的粘彈性，利用3D 打印高比表面積超級(jí)電容器器件，展示了優(yōu)異的電化學(xué)性能(在1.7 mA·cm—2時(shí)實(shí)現(xiàn)2.1 F·cm—2的高面積電容，在0.2 A·g—1時(shí)實(shí)現(xiàn)242.5 F·g—1的質(zhì)量電容，在10 000 個(gè)周期內(nèi)保持90%以上的電容)，另外，由于該Ti3C2Tx配制水性墨水具有理想的粘彈性，可滿(mǎn)足用于不同尺寸和形狀的獨(dú)立式擠出式3D 打印。

(4) 其他方法。通過(guò)真空抽濾方法，很容易將2D 柔性結(jié)構(gòu)的MXene 制備具有層狀結(jié)構(gòu)的膜材料。Mxene 膜具有優(yōu)異的機(jī)械性能、電子導(dǎo)電性，可以用作柔性電極材料[50-54]，如圖4(a)、(b)所示。

圖4 （a、b）由彎曲半徑約為1.3 μm 的大薄片制成的刮涂薄膜的高放大掃描電鏡圖像[49]；Fig. 4 （a，b）High-magnification SEM images of a blade coated film made from large flakes bent at an extremely small radius of≈1.3 μm[49]

Yan 等[55]提出了一種通過(guò)在聚二烯丙基二甲基氯化銨改性的帶正電的rGO 和帶負(fù)電的Ti2C3MXene 納米片之間進(jìn)行靜電自組裝制備柔性導(dǎo)電MXene /石墨烯(rGO)電極材料的策略。靜電組裝后，將rGO 納米片插入MXene 層之間，能有效地防止了MXene 納米片的自重堆疊，從而大大增加了層間間距。但是MXene 薄片的自重堆疊仍然存在，為了解決MXene 膜材料的重新堆疊，F(xiàn)an等[56]通過(guò)進(jìn)一步的過(guò)濾堿化的MXene 和多孔的石墨烯氧化物分散體，進(jìn)行溫和的退火處理，制備柔性自支撐MXene /多孔的石墨烯薄膜，如圖5 所示。其中多孔石墨烯以及MXene 表面自身堿化形成的管狀結(jié)構(gòu)，有效地阻止MXene 的團(tuán)聚，并形成高納米孔連通性網(wǎng)絡(luò)，能促進(jìn)離子傳輸并縮短電解質(zhì)離子在改性MXene/多孔石墨烯薄膜的傳輸路徑。

圖5 改性MXene /多孔石墨烯薄膜的合成示意圖[56]Fig. 5 Illustration of synthesis of the modified MXene/holey graphene film[56]

3 MXenes 及MXene 基復(fù)合材料作為鋰離子電池電極的應(yīng)用

MXenes 和MXene 基復(fù)合材料因其獨(dú)特的自組裝多維結(jié)構(gòu)、良好導(dǎo)電性、和高比表面積，而顯示出作為鋰離子電池電極的巨大潛力。

3.1 MXene 電極材料

如圖6 所示，根據(jù)密度泛函理論，當(dāng)MXene 用于鋰離子電池的負(fù)極材料時(shí)[57]，在富Li 的環(huán)境中，Li 可以插層到Ti3C2夾層空間中，形成穩(wěn)定的Ti3C2Li2。此外，剝離的Ti2C 材料在0.04 C 的速率下顯示出225 mAh·g—1的穩(wěn)定容量[20]。Sun 等[58]制備了二甲基亞砜插層Ti3C2鋰離子電池，在插層過(guò)程中，二甲基亞砜分子進(jìn)入了MXene 片之間的夾層，擴(kuò)大了MXene 片的d-間距，使Ti3C2片之間吸附和儲(chǔ)存鋰的空間越大，在1 C 條件下顯示出123.6 mAh·g—1的容量。

圖6 Mxene 電極材料的性能和合成工藝（a）由Sn4+裝飾的Ti3C2 的倍率性能；（b）PVP -Sn（IV）@Ti3C2 合成工藝[57]；（c）褶皺的N-Ti3C2Tx/ S 復(fù)合材料的合成圖解[59]Fig. 6 Properties and synthesis of Mxene electrode materials（a）rate properties of Ti3C2 decorated with Sn4+，（b）schematic illustration of the fabrication process of PVP -Sn（IV）@Ti3C2[57]，（c）illustration of synthesis of the crumpled N-Ti3C2Tx/S composites[59]

同時(shí)，MXene 也是優(yōu)異的鋰/硫電極材料，可以通過(guò)強(qiáng)烈的化學(xué)吸附作用和物理障礙固定多硫化物，有效阻止多硫化物在電解液中的溶解[60-62]。Zhang 等[63]將硫納米顆粒均勻地修飾在Ti3C2Mxene 上(S@Ti3C2Tx型)，其中硫的含量達(dá)到67.1%，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)循環(huán)中硫納米顆粒的膨脹，抑制多硫化鋰的穿梭，并增強(qiáng)電子電導(dǎo)率。因此，具有高單位面積硫負(fù)荷(4.0 mg·cm—2)的S@Mxene 表現(xiàn)出高容量(1 477.2 mAh·g—1)，在0.2 C 下經(jīng)過(guò)100 次循環(huán)后容量損失低至0.18%。研究還發(fā)現(xiàn)，氮原子摻雜的MXene 片中可以為硫的吸附提供雙重的物理和化學(xué)雙重吸附，進(jìn)一步提高硫的含量到73.85%，如圖6(c)所示[59]。N-Ti3C2Tx/S復(fù)合材料表現(xiàn)出出色的電化學(xué)性能，如高可逆容量(0.2 C 電流密度下，1 144 mAh·g—1)和超長(zhǎng)的循環(huán)穩(wěn)定性(1 000 個(gè)循環(huán)后，在2 C 電流密度下，容量達(dá)到610 mAh·g—1)。

3.2 MXene 基復(fù)合材料在鋰離子電池中的應(yīng)用

3.2.1 二維結(jié)構(gòu)MXene 基電極材料

Liu 等[44]通過(guò)范德華相互作用系統(tǒng)構(gòu)建MXene 異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)由單個(gè)MXene 納米片修飾的各種TMO 納米結(jié)構(gòu)組成，包括二氧化鈦納米棒和二氧化錫納米線(xiàn)，通過(guò)自組裝TiO2/MXene 和SnO2/MXene復(fù)合材料，它們的納米級(jí)尺寸結(jié)構(gòu)為鋰離子提供較短的擴(kuò)散路徑和額外的活性位點(diǎn)，使TiO2/MXene 材料的可逆容量高達(dá)303 mAh·g—1( 50 mA·g—1電流密度下) 和SnO2/MXene 復(fù)合材料可逆容量高達(dá)530 mAh·g—1(1 000 mA·g—1電流密度下)。

3.2.2 三維結(jié)構(gòu)MXene 基電極材料

MXene 具有優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度和柔性，通過(guò)三維結(jié)構(gòu)組裝，使復(fù)合材料成為柔性和可穿戴設(shè)備的潛力材料[64]。Zhao 等[65]用硫模板制備的3D 多孔MXene 泡沫，移除硫模板后，三維多孔結(jié)構(gòu)的MXene 表面褶皺結(jié)構(gòu)完全保留而未受任何破壞，而且具有足夠的電解質(zhì)通道和摻硫活性位點(diǎn)，能改善材料的離子傳輸和電解液潤(rùn)濕性。結(jié)合MXene固有的高導(dǎo)電性，建立了快速有效的電子/離子傳輸框架，獲得了優(yōu)異的高速率性能，如在50 mA·g—1時(shí)表現(xiàn)出455.5 mAh·g—1的容量、優(yōu)異的倍率性能(18 mA·g—1為101 mAh·g—1)和優(yōu)異的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性(3 500 次循環(huán)后在1 mA·g—1為220 mAh·g—1)。

Mxene 通過(guò)厚度調(diào)控抽濾可以獲得優(yōu)異的機(jī)械柔性薄膜，直接構(gòu)筑無(wú)粘結(jié)劑電極材料結(jié)構(gòu)。Tian等[66]通過(guò)真空抽濾的方法，制備自支撐無(wú)粘結(jié)劑的硅/MXene 復(fù)合紙負(fù)極材料。硅納米球通過(guò)化學(xué)鍵可以緊密地錨定在高導(dǎo)電的MXene 片上，可以有效阻止Si 的體積膨脹，增強(qiáng)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，同時(shí)，Si 的負(fù)載作用可以有效地防止MXene 片層的重新堆疊，有效促進(jìn)鋰離子的擴(kuò)散和傳輸，在200 mA·g—1的電流密度下，經(jīng)過(guò)100 次循環(huán)后，其可逆容量穩(wěn)定在2 118 mAh·g—1。Zhang等[2]通過(guò)使用MXene 作為多功能粘合劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的絕緣聚合物粘合劑，通過(guò)簡(jiǎn)單的真空抽濾的方法制備柔性的MXene 粘結(jié)的Si@ C 膜，并構(gòu)建了一個(gè)三維導(dǎo)電框架。MXene 的疏松多孔結(jié)構(gòu)為緩沖Si@ C 納米粒子的大體積膨脹提供了很大的空間，相比傳統(tǒng)的絕緣粘結(jié)劑，MXene 作為粘結(jié)劑有效提高了鋰離子和電子在材料表面的傳輸速率，而且MXene 還兼具優(yōu)異的機(jī)械性能和導(dǎo)電性，因此與傳統(tǒng)的絕緣聚合物粘合劑鍵合的Si@ C 電極相比，具有顯著優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性，在150 次循環(huán)后，保持1 040.7 mAh·g—1(420 mA·g—1電流密度下)的容量。表1 總結(jié)了MXene 在鋰離子電池中的應(yīng)用和取得的重要亮點(diǎn)成果。

表1 MXene 在鋰離子電池中的應(yīng)用Tab. 1 Application of MXene in lithium ion battery

4 總結(jié)與展望

縱觀MXene 結(jié)構(gòu)的性質(zhì)、制備及其在鋰電池相關(guān)電極中的應(yīng)用，MXene 因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)特性和機(jī)械性能成為材料界的新星。通過(guò)不同的方法刻蝕組裝制備具有不同結(jié)構(gòu)和性能的MXenes 材料，以及自組裝、模板，3D 打印和真空抽濾等方法制備的MXene 基復(fù)合材料，MXene 材料及復(fù)合材料在鋰離子電池領(lǐng)域展示了廣泛的應(yīng)用前景。

未來(lái)應(yīng)當(dāng)從如下幾個(gè)方面加強(qiáng)MXenes 材料在鋰電池中的應(yīng)用研究：①M(fèi)Xenes 材料表面官能團(tuán)對(duì)鋰電性能有較大影響，需要對(duì)其進(jìn)行有效控制，制備方法的改進(jìn)和新的插層劑的開(kāi)發(fā)是提高M(jìn)Xene 材料性能的關(guān)鍵因素之一；②三維大孔MXene 基在柔性器件領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，是無(wú)序的大孔結(jié)構(gòu)和不可控的壁厚對(duì)儲(chǔ)鋰性能有一定影響，因此有必要進(jìn)行對(duì)孔結(jié)構(gòu)與取向進(jìn)行精確的控制；③鑒于有機(jī)物的多樣性、多功能性和分子水平的可裁剪性，通過(guò)實(shí)現(xiàn)與MXenes 的復(fù)合，成為新型的鋰離子電池電極材料，可以有效提高有機(jī)材料的應(yīng)用前景。