MXenes已被视作锂离子电池中的新一代负极材料，因其具有较低的锂离子扩散势垒和优异的导电性。然而，其结构容易发生团聚和堆叠，这阻碍了锂离子和电子的进一步穿梭，导致放电容量降低。因此，引入层间间隔物来制备基于MXene的复合材料受到了广泛研究关注。
在此，扬州大学庞欢，萨斯卡彻温大学Cheng Jinbing等人引入普鲁士蓝类似物（PBAs）作为一种新型层间间隔物与MXene纳米片相结合，不仅能够保留MXene的高导电性并抑制PBA组分的体积膨胀及结构劣化，还能继承PBA比表面积大、孔隙率高的特性。
通过巧妙调控MXene片层的尺寸，已成功获得了具有常见三明治结构以及优异核壳结构的Co-PBA@MXene复合材料。此外，通过智能控制Co-PBA与MXene之间的质量比来巧妙调节MXene的壳层厚度，制备了Co@M（x:y）复合材料。
其中，Co@M（5:2）负极由于MXene壳层所提供的保护和导电性能，以及Co-PBA内核具备的多氧化还原对和丰富的孔隙率，展现出出色的容量（在0.2 A g-1的电流密度下循环100次后，容量可达603 mA h g-1）以及优异的长期循环稳定性。
图1. 电池性能
总之，该工作通过智能控制MXene片层的尺寸，成功合成了一系列具有三明治结构和核壳结构的Co-PBA@MXene复合材料。更详细地说，通过控制Co-PBA与MXene组分之间的质量比，还可以进一步改变MXene壳层的厚度。此外，作者进一步探究了MXene壳层的不同结构及厚度对Co-PBA@MXene负极在LIBs中电化学性能的影响。
本文进行了包括XPS、HR-TEM以及态密度测量等一系列表征，以探究所制备的Co-PBA@MXene复合材料的储锂机制，结果表明其兼具转化机制和插层/脱出机制。特别地，在所有制备得到的Co-PBA@MXene复合材料中，Co@M（5:2）核壳结构表现突出，其具有可逆容量（在200 mA g-1的电流密度下循环100次后，容量为603 mA h g-1）以及优异的长期循环性能（即便在1 A g-1的电流密度下循环1000次后，容量仍可达323.3 mA h g-1）。因此，该工作为Co-PBA/MXene复合材料的结构构建提供了一种新方法。
图2. 作用机制
Prussian Blue Analogues “Dressed” in MXene Nanosheets Tightly for High Performance Lithium‐Ion Batteries, Advanced Materials 2025 DOI: 10.1002/adma.202416665