Nano Energy：柔性MXenes作为高容量正极材料氟离子电池

类似于锂，氟具有很高的电负性和相当低的重量，因此非常稳定并且具有宽的电化学稳定性窗口。 

更重要的是，与锂离子电池(LIB)不同，氟化物离子电池(FIB)由于较少的过热，并且对环境的影响也较小，因此对用户而言更加安全。含氟化物的材料在全球范围内呈现萤石型结构，例如CaF2。 因此，FIB的新概念作为LIB的有前途的替代方案已受到了广泛的关注。

尽管FIBs概念仍处于发展初期，但文献中已经报道了各种金属氟化物，例如CuF2，PbF2，BiF3和KBiF4作为正极材料。以La或Ce金属为负极，以LaF3或CeF3掺杂为电解质，以PbF2或BiF3掺杂为正极的电池，显示出更高的容量。然而，它仅在相当高的温度（约340 K）下才能工作，在日常生活中不实用。更糟糕的是，金属负极（例如Ce，La，Ca，Li或Mg）对表面氧化很敏感，从而导致负极迅速降解。迄今为止，要实现氟化物电化学电池的有效功能，应解决两个关键挑战。

一种是关于选择用于F-转移的理想电解质，以及在电极和电解质之间实现显着的传质效率。

另一个问题是如何选择具有优异电化学性能的合适电极，包括离子迁移率，开路电压，体积电容和循环性能，以及优异的机械性能，例如弹性刚度，柔韧性和强度。

• 首先通过执行第一原理计算来确定具有四种不同配置的M2CH2的结构稳定性。
• 其次通过分析吸附能来确定最有利的吸附位点。
• 然后系统地研究了电子性能和电荷补偿机制。
• 此外，通过计算可能的微扩散路径上的迁移能垒，可以预测M2CH2单层表面的F-迁移率。特别是，使用双轴应变加载方案（拉伸/压缩），全面探索了各种应变状态下的F迁移能垒。最重要的是，通过在M2CH2单层表面逐渐引入F以模拟F-嵌入/脱嵌过程来研究电压分布，并评估相应的比能。

• 过渡金属原子是F2M2CH2(M = Ti或V)作为氟离子电池（FIB）的电极材料的热力学稳定性和机械柔韧性的关键因素。
• •从理论上讲，Ti2CH2单层是一种有前途的正极材料，具有可充电FIB优异的电化学性能。
• •结果表明，FIB中Ti2CH2单层的存储容量大(488（mA h g-1)，开路电压高(4.62 V)。
• •由于Ti2CH2单层表面状态的变化，适当调节压缩应变可以有效提高F-迁移率。