近期，未来科学国际合作联合实验室毫米微波技术与应用团队在ACS Nano上发表题为“Carbon-Reinforced Nb₂CTxMXene/MoS₂Nanosheets as a Superior Rate and High-Capacity Anode for Sodium-Ion Batteries”的研究工作。该研究通过水热反应将Nb₂CTx MXene 纳米片作为框架原位生长MoS₂纳米片，合成了一种三维纳米片状钠离子复合阳极材料,为钠离子电池快速充放电电极的构建提供了一种有效的方案。

近年来，碱金属离子电池得到了广泛的研究关注，其中钠/钾离子电池由于其具有与锂相似的标准电位，以及地壳中丰富的储量与低廉的成本，被认为是大规模储能的理想选择。目前钠离子电池普遍有倍率性能不够优秀的问题，这主要与钠离子扩散路径长度有关。原则上，Na⁺扩散时间t与扩散长度L的平方呈线性关系(t≈L²/D)，因此，缩短Na⁺扩散路径比单纯提高Na⁺扩散系数D更有效。因此为了减小钠离子扩散的路径，设计一种三维互联的结构是一种常见且有效的解决方案。

实验与表征结果表明，综上所述，通过水热法在高导电的Nb₂CTx MXene框架上生长MoS₂纳米片，并用PDA碳化，成功合成了Nb₂CTx@MoS₂@C三维互联结构复合物。3D Nb₂CTx@MoS₂结构在Nb₂CTx MXene骨架与MoS₂活性材料之间建立了高效的电荷转移通道，而PDA衍生的C涂层保证了结构的高稳定性，又紧密了材料间的联系。Nb₂CTx@MoS₂@C负极材料在钠离子电池中作为负极存储Na⁺时表现出很高的倍率性能、可逆容量和高稳定性。

该工作是由吉林大学未来科学国际合作联合实验室毫米微波技术与应用团队韩炜教授与中科院北京半导体所王丽丽研究员共同合作下完成，得到了国家自然科学基金的支持。

相关的研究成果近期发表在ACS Nano杂志上，第一作者为吉林大学博士研究生袁泽宇，通讯作者为吉林大学韩炜教授与中科院北京半导体所王丽丽研究员。

全文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00849