水系可充电锌离子电池 (ZIB) 被认为是下一代储能设备的有前途的候选者，但由于活性水/阴离子腐蚀，锌金属阳极的利用率有限（低于 5%），严重阻碍了它的发展。

在此，路易斯安那州立大学Qinglin Wu通过分子筛开发了一种离子选择性和防水的纤维素纳米纤维（CNF）/MXene复合膜，通过锌离子的脱水来限制电极/电解质界面的活性水和阴离子，避免水/阴离子引起的腐蚀/分解。

文章要点

1）通过这种方式，CNF/MXene@Zn负极表现出显着增强的库仑效率（10 mA cm^-2 时为 99.5%）和低电压滞后。此外，涂有CNF/MXene复合膜的锌对称电池可以在100 mA cm^-2的极高电流和88.2%的超高Zn利用率下运行，达到创纪录的12 Ah cm^-2的累积电镀容量。

2）此外，全二氧化钒 (VO₂) |CNF/MXene@Zn 电池在 2 A g^-1 下表现出 357 mAh g^-1的高容量，并在 500 次循环后保持 93.3% 的容量。此外，在负/正容量 (N/P) 比为 2.8 时，CNF/MXene 膜涂层锌能够稳定循环 100 次，展示了高能锌电池的潜力。

这种设计的 CNF/MXene 膜使 ZIB 成为实际应用中可行的储能设备。

参考文献

Wangwang Xu, et al, Ion Selective and Water Resistant Cellulose Nanofiber/MXene Membrane Enabled Cycling Zn Anode at High Currents, Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202300283

https://doi.org/10.1002/aenm.202300283