研究人员探讨碳化钛MXene正极在锂空气电池中的用途

据国外媒体报道，一组来自巴基斯坦、爱尔兰、沙特阿拉伯和韩国的研究人员讨论了TiC MXene阴极在锂空气电池中的应用。

锂离子电池的能量密度几乎是传统锂离子电池的10倍，约为3457 Wh·kg-1。然而，这种电池在空气阴极方面存在一些关键的技术挑战。为了提高锂空气电池的性能，必须提高正极的性能。

此前，研究人员使用了一些领先的替代材料，如碳纳米管、石墨烯、硫族化物和过渡金属氧化物，作为锂空气电池的正极。然而，研究结果并不令人满意。

在这项研究中，研究人员讨论了MXene材料作为金属空气电池关键组件的适用性。据报道，MXene阴极至今没有成功应用于锂空气电池和其他金属空气电池。

研究人员全面评估了TiC MXene作为锂空气电池正极的应用，包括该领域在不同方面的多项进展，如当前的应用和研究，这些材料与替代候选材料的比较，材料合成和性能，以及与其他锂空气电池组件的兼容性。

在与其他电池组件的兼容性方面，最近的研究取得了一些有希望的结果。然而，在这些材料投入商业使用之前，仍需要克服一些挑战。例如，使用这些材料作为正极，有助于提高锂空气电池的安全性和LiO2与MXene的表面一致性，从而减少放电产物在电池中的沉积。然而，表面缺陷将提供额外的反应位点。其他研究表明，TiC MXene可以解决锂离子通量和离子电导率低的问题。

使用TiC MXene材料的另一个优点是，它具有承受循环过程中膨胀的能力，从而防止电池失效。对于其他材料，膨胀通常会造成损坏。此外，TiC MXene有助于抑制枝晶形成，降低锂离子离解能，提高离子电导率。

近年来，合成方法的研究取得了进展。通过优化工艺，可以提高产量和电导率，并改善其他关键材料和工艺因素。但目前还没有MXene材料可以作为金属空气电池阴极研究的突破点。不同版本的材料有不同的属性，它们都有局限性。为了提高这些材料的适用性，需要进行结构调整。

总的来说，虽然目前的研究存在一些挑战，但预计使用TiC MXene阴极将显著提高金属空气电池的性能，超过传统的锂离子电池。