锌金属具有较高的理论容量和较低的氧化还原电位,是一种很有前途的水系锌离子电池负极候选材料。然而,锌负极通常会形成枝晶以及发生副反应,这会严重降低其循环稳定性和可逆性。
近日,南开大学牛志强教授报道了一种原位自发还原/组装策略,在锌负极表面组装了一层超薄且均匀的Mxene层。
文章要点
1)与纯Zn相比,Mxene层通过良好的电荷再分布效应,使Zn负极具有更低的Zn成核势垒和更均匀的电场分布。
2)MXene集成的锌负极具有明显的低电压滞后和优良的循环稳定性,且无枝晶行为,保证了锌离子电池的高容量保持率和低极化电位。
3)作为概念验证,研究人员组装了MZn-60/MnO2电池。令人印象深刻的是,其具有出色的循环稳定性,在500次循环后,仍然保持81%的容量。
毫无疑问,这种具有优异电化学性能和无枝晶行为的MXene集成式Zn负极为高度稳定的Zn基电池提供了新的见解。
Nannan Zhang, et al, Direct Self-Assembly of MXene on Zn Anodes for Dendrite-Free Aqueous Zinc-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202012322
https://doi.org/10.1002/anie.202012322