本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種含單層MXene納米片的碳纖維復(fù)合材料及制備和應(yīng)用。將微米級(jí)MAX相陶瓷材料經(jīng)高能球磨預(yù)處理和刻蝕處理，得到二維層狀MXene，超聲剝離，得到單層MXene納米片；將單層MXene納米片、可溶性高分子聚合物和有機(jī)溶劑混合，得到紡絲前驅(qū)體溶液，靜電紡絲后經(jīng)預(yù)氧化和碳化處理，得到含單層MXene納米片的碳纖維復(fù)合材料。本發(fā)明材料有著獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，所得單層MXene納米片能夠很好地嵌入碳纖維中，所得復(fù)合材料導(dǎo)電性好、比表面積大，且能有效縮短鉀離子/電子擴(kuò)散路徑。應(yīng)用于鉀離子電池負(fù)極材料具有比容量高、長(zhǎng)周期循環(huán)性能好和倍率性能優(yōu)異等特點(diǎn)。