鋅金屬基水性電池(ZABs)提供了一種可持續(xù)的、負(fù)擔(dān)得起的、安全的鋰儲能替代品,但不可避免的枝晶形成阻礙了其廣泛應(yīng)用,特別是在長期和高速率的循環(huán)下。在樹突形成后,電池如何存活仍然是一個懸而未決的問題。在這里,我們從傳統(tǒng)的抑制Zn枝晶生長策略轉(zhuǎn)向,通過介孔Ti
3C
2 MXene (MesoTi
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2)包裹聚丙烯分離器引入主動的枝晶消化化學(xué)。光譜表征和電化學(xué)評價表明,MesoTi
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2作為一種氧化劑,可以通過自發(fā)的氧化還原過程使已形成的死Zn
0枝晶恢復(fù)為電活性Zn
2+離子。密度泛函理論表明,我們的MesoTi
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2中豐富的邊緣Ti-O位點(diǎn)促進(jìn)了Zn
0枝晶的高氧化性和電子轉(zhuǎn)移。在實際電流為5 mA cm
−2和低過電位(<50 mV)的情況下,產(chǎn)生的不對稱電池顯示出2200小時的顯著超長周期壽命。該研究揭示了介孔MXenes意想不到的邊緣效應(yīng),并揭示了一種新的主動的樹突消化化學(xué),以使ZABs存活,盡管不可避免地會形成樹突。
圖1. 介孔Ti
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2的合成。
圖2. 介孔Ti
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2的表征。
圖3. 介孔Ti
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2包裹PP分離器的制備及性能研究。
圖4.介孔Ti3C2包裹PP分離器的電化學(xué)性能。
圖5。介孔Ti
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2的樹突消化機(jī)制。
圖6. 自發(fā)氧化還原過程的示意圖。
相關(guān)科研成果由清復(fù)旦大學(xué)趙東元院士和晁棟梁研究員等人于2023年發(fā)表在Journal of the American Chemical Society(https://doi.org/10.1021/jacs.3c08986)上。原文:Reviving Zn
0 Dendrites to Electroactive Zn
2+ by Mesoporous MXene with Active Edge Sites。
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c08986
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號