二次元材料MXeneのエネルギー貯蔵性能と応用【JST・京大機械翻訳】

Zheng Wei; Yang Li; Zhang Peigen; Chen Jian; Tian Wubian; Zhang Yamei; Sun Zhengming

文献

J-GLOBAL ID：201802236754067070 整理番号：18A1958125

二次元材料MXeneのエネルギー貯蔵性能と応用【JST・京大機械翻訳】

Energy Storage and Application for 2D Nano-material MXenes

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巻： 32 号： 15 ページ： 2513-2537 発行年： 2018年
JST資料番号： C2126A ISSN： 1005-023X 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：中国 (CHN) 言語：中国語 (ZH)

エネルギー貯蔵と変換装置は現代社会の重要な基礎である。クリーンエネルギー,ポータブル電子機器および電気自動車の急速な発展により,エネルギー貯蔵装置の性能に対する要求がますます高まっている。エネルギー貯蔵材料は,エネルギー貯蔵装置の性能を決定する重要な因子である。通常、エネルギー貯蔵材料には可逆的酸化還元反応、電解液イオンの脱インターカレーション、できるだけ多くの酸化還元点の提供、良好な電導能力などの要求がある。近年、二次元材料は比表面積が大きく、イオン輸送経路が短いなどの特徴により、広く注目され、エネルギー貯蔵分野でも大きな発展ポテンシャルがある。原子レベルの厚さの二次元材料のみ、表面活性部位が多く、力学特性が優れ、エネルギー貯蔵デバイスの電極材料の要求に合う。MXeneは新しい二次元材料で、一般式はMn+1XnTxであり、その中のMは遷移金属を代表し、Xは炭素と/または窒素であり、TはMXeneが調製過程中に生じる官能基(-F、-OH、-Oなど)を代表し、nは14である。2011年に初めて報告された以来、MXeneはエネルギー貯蔵の分野で期待された。MXeneは炭素原子層を含むので,グラフェンのような良好な電気伝導性を持つが,遷移金属層は遷移金属酸化物と類似の性能を示し,一方,表面の多様な官能基はMXeneの良好な親水性を与える。この独特の性能の組合せにより、MXeneの電荷応答速度が速く、擬似容量特性を持ち、循環性能も安定し、エネルギー貯蔵分野の研究焦点となった。また、ポータブルエネルギー貯蔵デバイスには、より高い体積容量と体積エネルギー密度が要求されるが、MXeneは炭素ベースの電極材料と比べ、堆積密度が高く、デバイス体積を有効的に低減でき、応用範囲を広げることができる。現在、MXeneとその複合材料はスーパーキャパシタ、リチウム/ナトリウム/マグネシウムイオン二次電池、リチウム硫黄電池、亜鉛-空気電池、水素貯蔵などの多くのエネルギー貯蔵分野で実用価値を示す。しかし、MXeneは陥没とスタッキングが発生しやすく、電極材料としての性能に影響する。従って、MXeneをインターカレーション、修飾、ドーピング又は他の材料と複合し、MXeneのスタッキングを阻止し、イオン拡散抵抗を下げ、イオン吸着サイトを増加させ、それによって、その電気化学性能を高める必要がある。さらに、異なるエネルギー貯蔵と転化装置がMXeneの合成法と構造特徴に対して異なる要求があり、MXeneのエネルギー応用に関する研究の大量な表現を鑑みて、それに対して全面的に総括と分析を行う必要があり、MXeneのこの分野の発展を期待する。本論文では、MXeneの製造、構造、性能及びエネルギー貯蔵方面における最新の研究動向と発展方向を総説し、直面する挑戦を検討した。Data from Wanfang. Translated by JST.【JST・京大機械翻訳】

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炭素とその化合物 , エネルギー貯蔵 , 化学工業一般

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