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水系可充鋅離子電池（ZIBs）被認為是下一代儲能設備的一個有前景的候選者，但由于活性水/陰離子的腐蝕，鋅金屬負極的利用率有限（低于5%），因此受到了強烈的阻礙。

圖1. CNF/MXene涂層的作用示意

路易斯安那州立大學吳清林、洛桑聯邦理工學院Kangning Zhao等通過分子篩開發了一種離子選擇性和抗水的纖維素納米纖維（CNF）/MXene復合膜，以通過鋅離子的脫水作用將活性水和陰離子限制在電極/電解液界面，避免了水/陰離子引起的腐蝕/分解。

受益于CNF表面豐富的官能團，CNF/MXene涂層實現了具有陽離子/陰離子選擇性的分子篩，限制了水的遷移，避免了鋅剝離/沉積時的腐蝕，并促進了鋅離子通過薄膜，從而形成無腐蝕的鋅沉積/剝離。

圖2. 超高電流下測試的Cu/Zn非對稱電池和Zn/Zn對稱電池的性能

通過這種方式，CNF/MXene@Zn負極表現出顯著增強的庫侖效率（10 mA cm^-2時為99.5 %）和低電壓滯后。此外，涂有CNF/MXene復合膜的鋅對稱電池可以在100 mA cm^-2的極高電流和88.2%的超高鋅利用率下運行，達到創紀錄的12 Ah cm^-2的累積沉積容量。

另外，全二氧化釩（VO₂）|CNF/MXene@Zn電池在2 A g^-1時表現出357 mAh g^-1的高容量，并在500次循環后保持93.3%的容量。

并且，在負/正容量（N/P）比為2.8時，CNF/MXene膜包覆的鋅電池能夠穩定地循環100次，證明了高能量鋅電池的潛力。綜上所述，這種設計的CNF/MXene膜使鋅電池成為實際應用中可行的儲能裝置。

圖3. 全電池性能

Ion Selective and Water Resistant Cellulose Nanofiber/MXene Membrane Enabled Cycling Zn Anode at High Currents. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300283

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?AEM：具離子選擇性和抗水的復合膜助力鋅負極大電流循環

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