水系锌离子电池的复兴引起了人们对锌（Zn）金属负极问题的高度关注，包括枝晶生长、死锌、低效率和其他寄生副反应。然而，相对于目前广泛使用的2D Zn箔，Zn粉（Zn-p）负极在工业应用中是一种更为实用的Zn基电池选择，其具有较好的可加工性和可调性，在工业上更具有实用性，但很少有相关研究来解决其存在的主要问题。
近日，香港城市大学支春义教授报道了首先揭示了Zn箔和Zn-p作为锌基电池阳极的不同失效模式。然后在稳定的Zn-p基负极上，选择的柔性2D Ti3C2Tx Mxene 薄片具有与Zn晶格的高相容性，亲水性和良好导电性，作为电子和离子再分布器，实现了高度可逆。
文章要点
1）研究人员利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和原位光学技术揭示了Ti3C2Tx MXene的晶格相容性（失配10%）使其在最暴露的（0002）面实现了均匀的Zn形核。由此产生的共格非均质界面导致随后均匀的Zn沉积。
2）Ti3C2Tx MXene薄片上均匀的Zn种子层能够更快地吸收较晚的Zn离子，并通过高速导电的MXene网络为其还原提供足够的电子。同时，Ti3C2Tx Mxene薄片在溶解过程中发生相应的变形以配合体积收缩，从而消除电接触失效的危险。
3）实验结果表明，在不同电流密度(1−10 mA cm−2)和不同容量(0.5−4 m Am−2)下，Zn-p氧化还原动力学和耐久性均得到改善，成核过电位和极化电压均小于100 mV，CE值均在98%以上，明显优于目前研究较多的锌箔负极。此外，Zn枝晶生长也得到有效抑制。因此，即使在大容量条件下，沉积表面也保持平坦，没有明显的突起。当与FeHCF正极配对时，FeHCF//MXene@Zn电池表现出优异的电化学性能，其循环寿命比FeHCF//Zn-p电池提高了近850%。在1000次循环中实现77%的容量保持率和99%的CE。即使在高达5 A g−1的电流密度下，也可以提供1 A g−1的64%容量。
与目前研究较多的Zn箔负极相比，本工作为更具实用价值的Zn-P负极提供了新的见解。此外，采用的晶格匹配MXene再分布器突出了电池中金属电极的共格异质界面结构。
参考文献
Xinliang Li, et al, Toward a Practical Zn Powder Anode: Ti3C2Tx MXene as a Lattice-Match Electrons/Ions Redistributor, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c04354
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04354
