随着电子汽车以及便携式电子设备的飞速发展，基于石墨负极的商用锂离子电池（LIB）由于能量密度低而无法满足其要求。锂金属成为最有前景的锂基电池负极之一，因为它具有较高的理论重量容量（3860 mAh g^–1）和低电势（3.04 V vs SHE）。不幸的是，由于锂离子的不均匀分散，锂负极往往会产生无法控制的枝晶。此外，锂体积的无限变化和高化学还原性进一步使固体电解质界面（SEI）膜易碎，消耗锂和电解质。这些问题通常会导致循环寿命短，库仑效率（CE）低，能量密度低，甚至锂电池短路，从而妨碍了其实际应用。近日，北京航空航天大学杨树斌等人使用了一种将单个锌原子固定在MXene（Ti₃C₂Cl_x）层（Zn-MXene）上的方法来有效地诱导Li成核和生长。在最初的沉积阶段，由于存在大量的锌原子，锂倾向于在Zn-MXene层的表面上均匀地成核，然后由于边缘处存在强烈的避雷针效应，沿着成核的位置垂直生长，从而形成没有锂枝晶的碗状锂。因此，通过使用Zn-MXene膜作为锂负极，可获得11.3±0.1 mV的低过电势，长的循环寿命（1200 h）以及高达40 mAh cm^–2的深度剥离-沉积水平。

Jianan Gu, Qi Zhu, Yongzheng Shi, Hao Chen, Di Zhang, Zhiguo Du, Shubin Yang, Single Zinc Atoms Immobilized on MXene (Ti3C2Clx) Layers toward Dendrite-Free Lithium Metal Anodes, ACS Nano 2020

DOI: 10.1021/acsnano.9b08141

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.9b08141