Version of record online: 22 April 2020
中国科学院大连化学物理研究所
导 读
MXenes是一大类二维过渡金属碳化物或碳氮化物。近年来科研人员为不同类型的能量密度和功率密度的金属离子电池（mib）构建先进的MXene基纳米结构。本文综述了近年来MXene基纳米结构在锂离子电池到非锂离子电池高性能MIBs中的研究进展，重点介绍了MXene作为活性材料、导电基片甚至集电器的独特作用，以及MXene与活性材料之间的协同效应和强相互作用界面，并简要讨论了mxene纳米结构在MIBs方面存在的挑战和前景。
背景简介
1. 什么是非锂金属离子电池
电化学储能装置（EESDs）可以将可再生能源储存到电化学能源中，为用电提供绿色替代能源，最终缓解化石燃料的快速消耗，减少环境污染。锂离子电池（LIBs）具有比超级电容器更高的能量密度，然而，随着锂价格的上涨，LIBs可能无法完全满足未来高性能电动汽车和大容量储能（如发电厂）对高能量密度和功率密度的需求。同时，基于其他碱金属（Na，K）和多价金属（Zn，Mg，Ca）的非锂金属离子电池（mib）也引起了广泛的关注。
2. 什么是MXenes材料？
结果表明，MXene是一种具有高导电性的二维层状材料，由于其表面具有亲水性，在水溶液中具有优异的分散性。得益于这一独特的特性，2D MXene纳米片经常被用于为不同的EESDs构建高级纳米结构，如超级电容器（SCs），LIBs和非锂MIBs。尽管已经有几篇关于MXene在储能装置中的合成和应用的评论报道，但主要集中在锂硫电池上，目前还缺乏对锂硫电池和非锂离子电池（如Na+、K+、Zn2+、Mg2+、Ca2+）中MXene基mib的全面和及时的审查，也缺乏通过有效的MXene基电极结构设计原则。
图1. MXene基纳米结构示意图。
文章介绍
图2. 电化学性能与结构示意图
a) Specific capacity and cyclability tested at the different rates of 1 C and 10 C for Nb2C, V2C, and Ti2C. Reproduced with permission.
b) Valence electron localization function of Ti3C2O2Li2 with or without an extra Li layer. Reproduced with permission.
c) Schematic illustration for the preparation of M′2M″C2/M′2M″2C3 MXene structures.
d) Cycling stability of Mo2TiC2 obtained at C/10 and 1 C rates.
文章链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000706
老师简介
吴忠帅，博士，研究员。2004年和2007年在辽宁大学化学院分获理学学士和硕士学位；2011年在中科院金属研究所获工学博士学位，师从成会明院士和任文才研究员；2011年7月至2015年6月在德国马普高分子研究所从事博士后研究工作，合作导师著名化学家KlausMüllen教授和冯新亮教授。2015年6月至今，中科院大连化学物理研究所工作，被聘为研究员、“二维材料与能源器件（DNL21T3）”研究组组长。
吴忠帅研究员长期从事石墨烯和二维材料的控制制备、结构设计及其在能源储存与转化等应用领域的研究。至2015年7月，共发表学术期刊论文39篇，其中影响因子>10的论文22篇。作为第一作者已在NatureCommunications(1篇)、AdvancedMaterials（6篇）、JournaloftheAmericanChemicalSociety（2篇）、ACS Nano（4篇）、AdvancedFunctionalMaterials（2篇）、NanoEnergy（邀请综述）、NationalScienceReview（邀请综述）等国际权威杂志共发表学术论文21篇，其中影响因子>10的论文16篇。同时，与他人合作在J.Am.Chem.Soc.（3篇）、ACSNano（2篇）、Adv.EnergyMater.等杂志发表论文17篇。以上论文已被SCI共引用6456次(他引6352次；被GoogleScholar引用7478次)，H-Index=23，每篇平均引用165次。其中第一作者论文单篇引用超过200次的论文11篇，超过300次的论文7篇，单篇最高引用929次。SCI高被引论文（highlycited）的论文18篇，ESI热点论文1篇。多篇论文被MaterialsViews、EurekAlert!、科学网、Elsevier及ACS网站平台等报道或“Highlight”。另外，申请专利13项（国际3项），已授权5项；发表会议论文23篇，应邀参加Carbon2013国际年会做大会InvitedTalk（40min）、GrapheneWeek2013国际会议作OralTalk、2014年CIMTEC大会作InvitedTalk、和应MaterialsToday杂志副编辑Dr.BaptisteGault邀请在Materialstoday.com上作网络虚拟会议报告。应邀撰写《Nanocarbon-InorganicHybrids》著作第十二章节。
曾获得2011年度“中国科学院院长特别奖”，2012年度“中国科学院优秀博士学位论文”，2013年获得“DistinguishedWinneroftheCarbonJournalPrize2013”（国际碳材料杰出青年科学家奖），2015年获得《Carbon》国际杂志2013/2014年优秀审稿人奖“ExcellenceinReviewAward”等。同时，长期应邀作为审稿人或AdjudicativeReviewer评审Chem.Soc.Rev.、J.Am.Chem.Soc、Adv.Mater.、EnergyEnviron.Sci.、Sci.Rep.、Small、Chem.Mater.、Carbon、Chem.Commun.、J.Mater.Chem.A、ChemSusChem、Nanoscale、NanoRes、ACS Appl. Mat. Interfaces、Electrochem.Commun.等杂志上论文320余篇。
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