俄罗斯科学院N.S.库尔纳科夫普通化学和无机化学研究所与耶路撒冷希伯来大学的研究人员携手，成功合成出一种基于硫化锗和MXene的新型钠离子电池阳极材料，该材料能在高充电/放电率下稳定运行大量循环。相关研究成果发表于《胶体与界面科学杂志》，此合成方法也为获取高比电化学容量的含MXene储能材料开辟了新路径。

现代金属离子电池的阳极材料主要有插层、转化、合金三类。插层材料因能可逆引入金属离子且体积变化小，具有高稳定性和长寿命，已商业化并广泛用于手机、电动汽车电池等设备;转化材料反应时会完全分解形成新化合物，常伴随较大体积变化和较低能量效率;合金材料与碱金属形成合金，容量值高，但活性材料相体积膨胀大(高达300%)，易损坏电极，应用受限。

转化合金材料及兼具两种机制的转化合金材料，存在循环过程中电压滞后的问题，这限制了其应用，导致能量效率低下，单次循环能量损失最高达25%。不过，由于转化合金阳极材料比插层材料具有更高的比电化学容量，在许多细分应用中备受关注，有望应用于特殊便携式电子设备、航空航天设备和医疗植入物等对能量密度要求极高的领域。

通过改变转化材料的成分和形貌可显著改善其电化学特性。传统制造此类阳极材料的方法是使用导电基底，在其表面涂覆一层电化学活性相纳米颗粒薄涂层，以提高电导率、增加比表面积、改善电极速度特性并解决材料稳定性问题。

此次，俄罗斯研究人员与以色列同事共同研发的基于硫化锗和MXene的钠离子电池有效电极材料，能在高充电/放电速率下稳定运行大量循环。据作者介绍，开发的复合材料耐高充放电电流性能优异，电流密度增加30倍(从0.1 A g⁻¹增加到3 A g⁻¹)时，容量损失不到15%。在高电流密度(超过1 A g⁻¹)下，所得阳极(GeSₓ/MXene)的性能优于基于GeS₂和还原氧化石墨烯(rGO)的类似阳极(采用类似方法合成)。

俄罗斯科学院IGIC过氧化物化合物及其基材料实验室高级研究员、化学博士Alexey Mikhailov评论称，该研究提出了一种基于二维碳化钛和硫化锗涂层的新型钠离子电池薄膜电极，合成过程中添加表面活性剂可防止聚集并控制粒度。开发的复合材料因MXene的高电导率和硫化锗的高比容量，特别适合用作钠离子电池的阳极。

该项工作是在俄罗斯联邦科学与教育部财政支持下，于俄罗斯科学院普通化学和无机化学研究所的国家任务框架内开展。