纳米点使锂离子电池的容量增加四倍不敢公布的秘密是什么？

　　作为向可再生能源过渡的一部分，改进现有可充电电池（例如锂离子电池）的要求从未如此迫切。阿卜杜拉国王科技大学的研究人员发现了一种巧妙的策略，可以彻底改变可充电电池领域。

　　目前的锂离子电池虽然高效，但预计将不断发展以满足日益增长的能源存储需求。提高其性能的探索途径之一是开发新型电极材料，特别是MXene。

　　阿卜杜拉国王科技大学的研究人员已经展示了如何使用激光脉冲来改变 MXene 的结构，这是一项重大突破，可以显着提高其能量容量和其他关键特性。该团队认为这一策略是设计改进下一代电池阳极材料的一条有前途的途径。

　　退化的挑战

　　碳化钼基 MXene 在重复充电和放电循环后性能下降一直是一个问题。由Husam N. Alshareef和博士生Zahra Bayhan领导的研究小组发现，这种降解是由于在 MXene 结构内形成氧化钼的化学修饰所致。

　　为了解决这个问题，研究人员使用红外激光脉冲在 MXene 内制造小的碳化钼“纳米点”，这一过程称为激光蚀刻。这些纳米点宽约 10 纳米，通过碳质材料连接到 MXene 层。

　　多重好处

　　这种方法有几个优点。首先，纳米点为锂提供额外的存储容量并加速充电和放电过程。激光处理还降低了材料的氧含量，有助于防止形成有问题的氧化钼。

　　最后，纳米点和层之间的牢固连接提高了 MXene 的电导率，并在充电和放电循环过程中稳定其结构。“这提供了一种经济有效且快速的方法来优化电池性能，”Bayhan 说。

　　检测结果

　　研究人员用激光蚀刻材料制作了阳极，并在锂离子电池中对其进行了 1000 多次充放电循环测试。纳米点到位后，该材料的电存储容量是原始 MXene 的四倍，几乎达到了石墨的理论最大容量。激光蚀刻材料在循环测试中没有表现出容量损失。

　　前景广阔

　　研究人员认为，激光蚀刻可以作为改善其他 MXene 性能的通用策略。例如，这可能有助于开发新一代可充电电池，该电池使用比锂更便宜、更丰富的金属。“与石墨不同，MXene 还可以嵌入钠离子和钾离子，”Alshareef 说道。