三维（3D）主体可以有效减缓锌(Zn)金属阳极的枝晶生长。然而，使用3D衬底会增加电极/电解质反应面积，从而加速阳极界面的钝化和腐蚀，导致电化学性能下降。这里，使用定向冷冻工艺来制造了柔性MXene/石墨烯支架。如此独特的结构有着丰富的亲锌性和微孔，通过电沉积过程锌被致密地封装在主体内。在循环过程中，由于MXene中固有的氟终端，复合阳极在电极/电解质界面赋予了原位固态电解质界面（氟化锌），有效抑制了枝晶生长。此外，通过原位/非原位测试，可以知道块状 Zn分布在3D主体中这一设计，还可以抑制了析氢反应(3.8 mmol·h-1cm-2)和钝化。因此，在对称电池测试中，该电极在10mA cm-2电流密度下，其循环寿命超过1000小时。在连续单折叠和双折叠之后，基于该复合阳极和LiMn2O4阴极(60%放电深度)的准固态可折叠电池，电容量保持率高于91%。这项研究为水性锌离子电池和可折叠研究提供了一种革命性的封装理念。
 
 
Figure 1. a)制造MGA材料的示意图。b)超重MGA样品的光学图像。c)MGA样品的XRD光谱、d)拉曼光谱和e) F 1s XPS光谱。f)SEM图像。g)侧视SEM图像和h)相应元素分布图。
 
 
Figure 2. a)基于铜箔和MGA电极的非对称电池的库仑效率，以及裸铜b)和MGA c)电极在10mA·cm-2下的电压曲线。d)长时间的循环性能。e，f）电镀/剥离100次后的俯视扫描电镜图像。g，h）不同温度下对称电池的电化学阻抗谱。
 
  
Figure 3．a，b)原位光学显微镜观察锌在不同时间于5mA·cm-2电流密度下，在裸铜a)和Cu@MGA b)电极上的老化和电镀情况。c，d)原位DEMS图，第一次循环期间释放的H2。e)在镀锌和剥离过程中MGA电极的原位XRD。f，g）第一次循环后的拉曼光谱。h，i）循环后电极的光学表面轮廓图像。
 
 
Figure 4．a，b)扫描电镜图像。c)透射电镜图像。d)非对称电池的恒电流电压曲线。e，f）10次循环后， F 1s和C 1s XPS分析。g)在块状锌箔和MGA@锌电极上镀锌和循环的示意图。
  
        该研究工作由北京理工大学Renjie Chen课题组于2021年发表在Adv. Mater.期刊上。原文：Encapsulation of Metallic Zn in a Hybrid MXene/Graphene Aerogel as a Stable Zn Anode for Foldable Zn-Ion Batteries。   

转自《石墨烯研究》公众号