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據(jù)外媒報(bào)道，巴基斯坦、愛爾蘭、沙特阿拉伯和韓國(guó)的一組研究人員探討TiC MXene（碳化鈦MXene）正極在鋰空氣電池中的用途。


鋰空氣電池的能量密度幾乎是傳統(tǒng)鋰離子電池的10倍，約為3457 Wh kg-1。然而，該類電池在空氣正極方面存在一些關(guān)鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)。為了提高鋰空氣電池的性能，需要改進(jìn)正極性能。

以前，研究人員使用一些領(lǐng)先的替代材料，如碳納米管、石墨烯、硫族化物和過渡金屬氧化物，作為鋰空氣電池的正極。但是，研究結(jié)果遠(yuǎn)不令人滿意。

在這項(xiàng)研究中，研究人員探討MXene材料的適用性，以將其用作金屬空氣電池中的關(guān)鍵部件。據(jù)悉，迄今MXene正極還未曾成功應(yīng)用于鋰空氣電池和其它金屬空氣電池。

研究人員綜合評(píng)估TiC MXene作為鋰空氣電池正極的用途，包括該領(lǐng)域在不同方面的多項(xiàng)進(jìn)展，比如當(dāng)前應(yīng)用和研究、對(duì)這些材料和替代候選材料進(jìn)行比較、材料合成和性質(zhì)，以及與其他鋰空氣電池部件（如負(fù)極、氧化還原介體、隔板和電解質(zhì)）的相容性。

在與其他電池組件的兼容性方面，最近的研究取得了一些有希望的結(jié)果。然而，在將這些材料投入商用之前，還需要克服一些挑戰(zhàn)。例如，利用這些材料作為正極，有助于提高鋰空氣電池的安全性，以及LiO2和MXene之間的表面一致性，從而減少電池中的放電產(chǎn)物沉積。但是，表面缺陷會(huì)提供額外的反應(yīng)位點(diǎn)。其他研究表明，使用TiC MXene，可以解決鋰離子通量和低離子電導(dǎo)率的問題。

使用TiC MXene材料的另一優(yōu)點(diǎn)是，其在循環(huán)過程中具有承受膨脹的能力，從而防止電池失效。對(duì)其他材料來說，膨脹現(xiàn)象通常會(huì)造成損害。此外，TiC MXene有助于抑制枝晶形成，降低鋰離子解離能，提高離子電導(dǎo)率。

近年來，有關(guān)合成方法的研究取得了進(jìn)展，通過優(yōu)化工藝，可以提高產(chǎn)量和電導(dǎo)率，并改進(jìn)其他關(guān)鍵材料和工藝要素。然而，目前還沒有一種MXene材料可以成為金屬空氣電池正極研究中的切入點(diǎn)。不同版本的材料屬性各異，而且均存在局限性。為了提高這些材料的適用性，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。

總的來說，雖然當(dāng)前研究存在一定的挑戰(zhàn)，但是使用TiC MXene正極，有望使金屬空氣電池性能得到明顯改善，超過傳統(tǒng)的鋰離子電池。

原標(biāo)題： 研究人員探討碳化鈦MXene正極在鋰空氣電池中的用途