锌金属基水性电池(ZABs)提供了一种可持续的、负担得起的、安全的锂储能替代品，但不可避免的枝晶形成阻碍了其广泛应用，特别是在长期和高速率的循环下。在树突形成后，电池如何存活仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们从传统的抑制Zn枝晶生长策略转向，通过介孔Ti₃C₂ MXene (MesoTi₃C₂)包裹聚丙烯分离器引入主动的枝晶消化化学。光谱表征和电化学评价表明，MesoTi₃C₂作为一种氧化剂，可以通过自发的氧化还原过程使已形成的死Zn⁰枝晶恢复为电活性Zn²⁺离子。密度泛函理论表明，我们的MesoTi₃C₂中丰富的边缘Ti-O位点促进了Zn⁰枝晶的高氧化性和电子转移。在实际电流为5 mA cm⁻²和低过电位(<50 mV)的情况下，产生的不对称电池显示出2200小时的显著超长周期寿命。该研究揭示了介孔MXenes意想不到的边缘效应，并揭示了一种新的主动的树突消化化学，以使ZABs存活，尽管不可避免地会形成树突。

 
图1. 介孔Ti₃C₂的合成。

 
图2. 介孔Ti₃C₂的表征。 
              图3. 介孔Ti₃C₂包裹PP分离器的制备及性能研究。

 
图4.介孔Ti3C2包裹PP分离器的电化学性能。

             图5。介孔Ti₃C₂的树突消化机制。

 
图6. 自发氧化还原过程的示意图。
 
      相关科研成果由清复旦大学赵东元院士和晁栋梁研究员等人于2023年发表在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。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c08986

转自《石墨烯研究》公众号