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       鋅金屬基水性電池(ZABs)提供了一種可持續(xù)的、負(fù)擔(dān)得起的、安全的鋰儲(chǔ)能替代品，但不可避免的枝晶形成阻礙了其廣泛應(yīng)用，特別是在長(zhǎng)期和高速率的循環(huán)下。在樹突形成后，電池如何存活仍然是一個(gè)懸而未決的問題。在這里，我們從傳統(tǒng)的抑制Zn枝晶生長(zhǎng)策略轉(zhuǎn)向，通過介孔Ti₃C₂ MXene (MesoTi₃C₂)包裹聚丙烯分離器引入主動(dòng)的枝晶消化化學(xué)。光譜表征和電化學(xué)評(píng)價(jià)表明，MesoTi₃C₂作為一種氧化劑，可以通過自發(fā)的氧化還原過程使已形成的死Zn⁰枝晶恢復(fù)為電活性Zn²⁺離子。密度泛函理論表明，我們的MesoTi₃C₂中豐富的邊緣Ti-O位點(diǎn)促進(jìn)了Zn⁰枝晶的高氧化性和電子轉(zhuǎn)移。在實(shí)際電流為5 mA cm⁻²和低過電位(<50 mV)的情況下，產(chǎn)生的不對(duì)稱電池顯示出2200小時(shí)的顯著超長(zhǎng)周期壽命。該研究揭示了介孔MXenes意想不到的邊緣效應(yīng)，并揭示了一種新的主動(dòng)的樹突消化化學(xué)，以使ZABs存活，盡管不可避免地會(huì)形成樹突。

 
圖1. 介孔Ti₃C₂的合成。

 
圖2. 介孔Ti₃C₂的表征。 
              圖3. 介孔Ti₃C₂包裹PP分離器的制備及性能研究。

 
圖4.介孔Ti3C2包裹PP分離器的電化學(xué)性能。

             圖5。介孔Ti₃C₂的樹突消化機(jī)制。

 
圖6. 自發(fā)氧化還原過程的示意圖。
 
      相關(guān)科研成果由清復(fù)旦大學(xué)趙東元院士和晁棟梁研究員等人于2023年發(fā)表在Journal of the American Chemical Society（https://doi.org/10.1021/jacs.3c08986）上。原文：Reviving Zn⁰ Dendrites to Electroactive Zn²⁺ by Mesoporous MXene with Active Edge Sites。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c08986

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)