。
体积分数和合成方法在具有可观机械性能的基于 MXene 的复合材料的制造中起着重要作用 。 然而 ， 需要从实验和理论上确定基质中 MXene 的体积分数如何协同影响复合材料的机械和电性能 。 在改善材料的某些特性的同时 ， 其他特性可能会在更高的体积分数下退化 。 因此 ， 不能孤立地确定基于 MXene 的复合材料的特性 。 例如 ， Hatter 等人 在 90 wt% 的 Mxene 负载下实现了 12.80 GPa 的 MXene-环氧树脂复合材料的模量；然而 ， 需要研究复合材料的电导率、介电常数和多孔结构 。 此外 ， Lee 和 Kim 制备了 MXene-氮化硼和 PVA 的复合材料 。 在 44 wt% 的填料含量下 ， 观察到复合材料的面内和面内热导率分别为 1.51 和 4.28 W/mK 。 需要进行彻底的调查以确定复合材料的其他性能在 50-90 wt% 填料含量下如何变化 。
5.储能应用
利用环境中丰富资源的手段和技术是解决使用化石燃料时遇到的问题（耗竭和环境污染）的方法 。 电池储能技术已被证明是替代不断燃烧化石燃料发电的有前途的替代方案 。 然而 ， 电池储能技术仍存在诸多不确定性和可靠性问题 。 超级电容器因其巨大的功率密度和快速的充电/放电速率而受到关注 。 然而 ， 低能量密度并不能保证它们可以替代当今的能源技术 。 然而 ， 生产能够有效应对电力需求激增的储能设备是必要的[116
。
5.1.锂电池
锂离子电池是最先进的电池技术之一 ， 因为它们是现代数字电子设备的引擎室 。 锂离子电池目前为手机、计算机设备、小型汽车、飞机和家居配件提供动力 ， 仅举几例、[118
。Li 的高正电性和灵活性提供了优于氢的优势 。 必须指出的是 ， 这种电池背后的科学仍然值得怀疑 ， 因为它被许多未来的不确定性所包围 。 目前锂基正极的一些问题包括长循环短路、充电率低、寿命短、毒性、电解质不稳定、成本高、自放电高、不稳定性差、比能量低和高电阻率、[121
、[122
、[123
。 石墨、锂金属、软碳和锡阳极等阳极存在枝晶、低能量密度、开裂/破裂和电压波动等问题[123
、[124
、[125
、[126
。 因此 ， 面对当今锂离子储能材料的所有挑战 ， 为这些电池开发更好的电极是必要和紧迫的 。MXene 具有大的表面积、优异的导电性、可调的热导率和化学稳定性 ， 可被视为一种储能材料 。
从 Ronchi 等人进行的研究中提取的以下要点在为锂离子电池制备 MXene 电极时需要注意 。
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一项理论研究表明 ， 二维 Ti3C2Tx 的重量容量与其化学计量指数成反比 。 例如 ， 2D Ti3C2 的重量容量低于 2D Ti3C 。
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单层MXene比多层MXene更适合离子跃迁 。
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离子的扩散、存储容量和嵌入化学是 MXene 表面官能团的功能 。
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真空煅烧是去除 OH 和 F 端基并提高 MXene 阳极性能的极好方法 。
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HCl-LiF合成方法比其他方法更适合制造 MXene 电极 。
引入了几种技术来克服与基于 MXene 的锂电极相关的挑战（重新堆叠和表面终止 ， 这会减少离子穿过 MXene 腔的传输）；这些技术将在本研究的第 3 节中讨论 。
5.1.1.锂离子MXene/金属电极
电极材料必须具有高导电性并且能够承受温度而不会开裂或破裂 。 当今的金属电极 ， 如 Ti、Al、Mg、Cu、Ag、Zn 和 Pt ， 面临着各种挑战 。 腐蚀、开裂、断裂和低能量密度与本征金属电极有关 。 由于MXene的优异性能 ， 一些研究人员将金属电极与MXene复合以改善其电化学行为 。
Zhou等人 从块状 (V1-xTix)2AlC 系统地制备了 2D (V1-xTix)2C；蚀刻是通过用 HF 溶液处理体 (V1-xTix)2AlC 来进行的 。 将 Ti 与 V 合金化改善了所生产的 2D (V1-xTix)2C 的性能 。 制造的 2D (V1-xTix)2C 作为锂离子电池的阳极进行测试；随着Ti体积分数的增加 ， 它表现出增加的比容量 ， 这可归因于表面积和层间距随着Ti含量的增加而显着增加 。2D (V1-xTix)2C 阳极的可逆容量和额定容量分别为 0.2C 时 254 mAh/g 和 5C 时 119 mAh/g 。MXene 电化学电极性能的增强受 MXene 中 Ti 含量的影响 。
Li等人 提出了简便的溶剂热和煅烧技术来生产锂离子 MXene 阳极 。 在该研究中 ， 使用 SnS2-Sn3S4 杂化物涂覆 2D-Ti3C2 。SnS2-Sn3S4 混合体的目的是提高 MXene 电极的孔隙率、扩散效率和整体容量 。 此外 ， 未装饰的 2D-Ti3C2 的放电容量为 708.0 mAh/g 中的 264.0 mAh/g ， 而放电的外源性 2D-Ti3C2 的放电容量保持在 1348 mAh/g 中的 707.0 mA/g 。 此外 ， 100 次循环后的额定容量和循环容量分别为 5000 mA/g 时的 216.50 mAh/g 和 100 mA/g 时的 426.30 mAh/g 。 从这些结果推断 ， SnS2-Sn3S4 的体积变化是由 MXene 的多层结构支持的； SnS2-Sn3S4 的存在减少了重新堆叠并提高了电极的容量 ， 而 SnS2-Sn3S4 杂化物的高表面积有助于电极和电解质之间的接触相互作用 。
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