Wachsende Silizium/MXene-Nanokomposite für Lithium-Ionen-Batterien: Eine Übersicht

Zusammenfassung Silizium-basierte Materialien gelten als die vielversprechendsten negativen Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation aufgrund ihrer hohen theoretischen Kapazität, des niedrigen Lithierungsplateaus und der geringen Kosten, leiden jedoch immer noch unter dramatischen Volumenänderungen während der Lade-/Entladevorgänge und langsamen Kinetiken, was ihre praktischen Anwendungen erheblich einschränkt. Kürzlich wurde gezeigt, dass 2D-MXene die elektrochemischen Eigenschaften von Si-basierten Materialien aufgrund ihrer metallischen Leitfähigkeit, dem großen Oberflächenaspektverhältnis, der reichen Oberflächenchemie, der guten mechanischen Festigkeit usw. verbessern. Als leitfähiger Träger können MXene die Volumenausdehnung von Si während der Lithierung verringern, die elektrische Leitfähigkeit des Komposits erhöhen und den Elektronen-/Ionenverkehr erleichtern, wodurch die resultierenden Si/MXene-Komposits eine ausgezeichnete Leistung als negative Elektroden von Sekundärbatterien zeigen. Hier wird ein Überblick über die jüngsten Fortschritte von Si/MXene-Nanokompositen für Lithiumspeicheranwendungen präsentiert. Die Vorbereitungsstrategien und strukturellen Merkmale der Si/MXene-Nanokomposite werden eingeführt. Die Anwendungen verschiedener Si/MXene-Nanostrukturen wie Pulver, 3D-Architekturen, Filme und Fasern in Lithium-Ionen-Batterien sowie die entsprechenden Struktur-Leistungs-Beziehungen werden diskutiert. Schließlich werden die Herausforderungen und Perspektiven für die zukünftige Forschung zu Si/MXene-Nanokompositen hervorgehoben, um eine grundlegende Referenz für das Design fortschrittlicher Si/MXene-Nanokomposite für hochenergetische Lithium-Ionen-Batterien bereitzustellen.