聚苯胺（PANI）由于其固有的导电性和氧化还原活性，是一种极有前途的锌离子电池（ZIBs）正极材料，但PANI在重复充放电过程中的不稳定性在很大程度上阻碍了其在高性能ZIBs中的应用。

近日，深圳大学黄扬，Zhigang Wang，陈献报道了利用Ti₃C₂T_x MXene的高导电性、柔韧性和接枝性，将表面功能化的Ti₃C₂T_x MXene设计成一种银弹，以解决PANI氧化还原过程中出现的去质子化和膨胀/收缩问题，这些问题是导致PANI不稳定的根本原因。

文章要点

1）与PANI结合后，这种−SO₃H基团接枝的Ti₃C₂T_x（S-Ti₃C₂T_x）可以作为质子库，为PANI的连续质子化提供足够的H⁺，从而抑制了PANI的严重去质子化，而其固有的导电性和柔韧性有助于PANI的快速氧化还原反应，并缓解了相应的膨胀/收缩。这些优点可以同时提高倍率和循环性能。此外，S-Ti₃C₂T_x提供了足够的空间来容纳大量的PANI，从而确保了高容量。

2）实验结果显示，S-Ti₃C₂T_x/PANI正极在0.5 A g⁻¹时放电容量高达262 mAh g⁻¹，在15 A g⁻¹时具有160 mAh g⁻¹的优异倍率性能，以及超过5000次循环的良好循环性能和100%的库仑效率。

这项工作揭示了表面功能化MXene在高性能电池中的巨大应用潜力。

参考文献

Ying Liu, et al, Sulfonic-Group-Grafted Ti₃C₂T_x MXene: A Silver Bullet to Settle the Instability of Polyaniline toward High-Performance Zn-Ion Batteries, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c02215

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02215