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復旦大學趙東元院士和晁棟梁研究員等--具有邊界活性位點的介孔MXene將Zn0枝晶還原為電活性Zn2+
       鋅金屬基水性電池(ZABs)提供了一種可持續的、負擔得起的、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用,特別是在長期和高速率的循環下。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,我們從傳統的抑制Zn枝晶生長策略轉向,通過介孔Ti3C2 MXene (MesoTi3C2)包裹聚丙烯分離器引入主動的枝晶消化化學。光譜表征和電化學評價表明,MesoTi3C2作為一種氧化劑,可以通過自發的氧化還原過程使已形成的死Zn0枝晶恢復為電活性Zn2+離子。密度泛函理論表明,我們的MesoTi3C2中豐富的邊緣Ti-O位點促進了Zn0枝晶的高氧化性和電子轉移。在實際電流為5 mA cm−2和低過電位(<50 mV)的情況下,產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,并揭示了一種新的主動的樹突消化化學,以使ZABs存活,盡管不可避免地會形成樹突。

 
圖1. 介孔Ti3C2的合成。

 
圖2. 介孔Ti3C2的表征。 
              圖3. 介孔Ti3C2包裹PP分離器的制備及性能研究。

 
圖4.介孔Ti3C2包裹PP分離器的電化學性能。

             圖5。介孔Ti3C2的樹突消化機制。

 
圖6. 自發氧化還原過程的示意圖。
 
      相關科研成果由清復旦大學趙東元院士和晁棟梁研究員等人于2023年發表在Journal of the American Chemical Society(https://doi.org/10.1021/jacs.3c08986)上。原文:Reviving Zn0 Dendrites to Electroactive Zn2+ by Mesoporous MXene with Active Edge Sites。
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c08986

轉自《石墨烯研究》公眾號

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