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據外媒報道，阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的研究人員利用激光脈沖來調整MXene替代電極材料的結構，從而提高其能量容量和其他關鍵性能。研究人員希望這一策略有助于改進負極材料設計，以用于下一代電池。

（圖片來源：阿卜杜拉國王科技大學）

石墨中含有平坦的碳原子層，在電池充電期間，鋰原子嵌入并儲存在這些層之間。MXene中也含有可以容納鋰的層，這些層由與碳或氮原子鍵合的鈦或鉬等過渡金屬制成，從而使這種材料具有高導電性。這些層表面還具有額外的原子，例如氧或氟。基于碳化鉬的MXene具有特別好的儲鋰能力，但是經過反復的充放電循環，其性能會迅速下降。

為了解決這一問題，研究人員利用紅外激光脈沖，在MXene中創建小碳化鉬“納米點”（nanodots）。該工藝名為激光劃片（laser scribing）。這些納米點大約有10納米寬，通過碳材料與 MXene層相結合。該工藝具有若干優勢。首先，納米點可以提供額外的鋰存儲能力，并加速充放電過程。其次，通過激光處理，可以減少材料中的氧含量，有助于防止形成氧化鉬。最后，納米點和層體之間的強勁結合，可以改善MXene的電導率，在充放電期間使其結構保持穩定。

研究人員利用激光劃片材料來制作負極，并在鋰離子電池中對其進行了1000多次充放電循環測試。受益于納米點，該材料的電存儲容量是原始MXene的四倍，幾乎達到石墨的最大理論容量。在循環測試期間，該激光劃片材料也未表現出容量損失。

研究負責人之一Zahra Bayhan表示：“從這里可以看出，Mo2CTx不穩定的循環性能要歸因于隨結構降解其部分氧化成MoO x。研究人員開發出一種激光誘導Mo2CTx/Mo2C (LS-Mo2CTx)混合負極，其中Mo2C納米點增強了氧化還原動力學，而且通過激光降低氧含量，可以防止由氧化引起的結構退化。同時，在充放電循環過程中，Mo2C納米點和Mo2CTx納米片之間因激光誘導形成的強連接，能夠提高導電性，使結構保持穩定。”

所制備的LS-Mo2CTx負極，經過1000次以上的循環后，表現出340 mAh g -1的增強容量（原始容量 83 mAh g -1），并具有更好的循環穩定性，容量保持率為106.2%（原始的容量保持率為80.6%）。這種激光誘導合成方法凸顯了基于MXene的混合材料在高性能儲能應用中的潛力。

研究人員認為，這種激光劃片方法可以作為改善其他MXene材料性能的通用策略。這將有助于開發新一代可充電電池，在電池中使用比鋰成本更低、更豐富的金屬。與石墨不同，MXene還可以嵌入鈉離子和鉀離子。

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