博士研究生唐洁在锂离子电池硅负极领域取得了新进展，相关研究论文以“Robust MXene adding enables the stable interface of silicon anodes for high-performance Li-ion batteries”为题，在线发表于Chemical Engineering Journal（IF=16.7）。

  随着便携式电子产品和电动汽车的快速发展，对具有高能量密度和长寿命的锂离子电池需求空前高涨。与传统的商业石墨负极相比，硅（Si）基材料具有理论比容量高、放电平台低和环境友好等优点，被认为是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料。然而，充放电过程中巨大的体积膨胀（270%）导致电极粉化，不稳定的固体电解质界面（SEI）的反复形成，及低库仑效率(CE)。同时低的本征电导率 (10^-5Sm^-1)和缓慢的Li⁺扩散动力学(10^-14-10^-13cm²s^-1)阻碍了硅负极的发展。目前，硅负极的改性主要集中于结构设计、复合改性及粘结剂与电解质的设计与选择，作为电池体系中重要组成部分的导电剂却鲜有报道。

  基于此，本工作以二维材料Ti₃C₂T_x替代传统的乙炔黑（CB）作为导电剂，应用于Si负极的制备。通过对Ti₃C₂T_x的含量进行了调控，研究其电极首次库仑效率(ICE)、循环性能、容量贡献及循环保持率的影响。结果显示，Si-M1电极在1Ag^-1的电流密度下循环100次后的放电比容量为2522.6mAh/g，在5Ag^-1电流密度下的放电比容量为1867.1 mAh/g，显示出良好的电化学性能。进一步分析表明：Ti₃C₂T_x与CB相比具有以下三个优点：1）优良的导电性有利于Si负极容量的释放；2）层状结构可以抑制Si的体积膨胀，使Si与集流体保持良好的电接触；3）Ti₃C₂T_x的终端基团不仅可以增加与活性物质及粘结剂的结合强度，而且有利于在SEI中形成具有良好导电性的组分。这一新见解有助于促进硅负极的应用，并有望扩展到其他负极材料，如Sn、Ge等。