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不可控的鋅枝晶生長和寄生反應大大阻礙了高能量和長壽命的可充鋅離子電池的發展。

南京林業大學梅長彤、蘇黎世聯邦理工學院Kangning Zhao、路易斯安那州立大學Xiaoman Zhang等提出了一種新型的含有木質素的纖維素納米纖維（LCNF）-MXene（LM）雙功能保護層，作為穩定鋅金屬負極的理想界面層。

圖1. LM薄膜脫溶劑化的理論模擬

研究顯示，一方面，LCNF在相對較低的孔隙率（52.2%）下提供了足夠的強度（43.7兆帕），使擴散有限的枝晶得到抑制，而另一方面，MXene作為鋅的門控層，促進了鋅離子的移動，限制了活性水/離子在電極/電解質界面的降解，并沿（002）平面外延引導鋅的沉積。

圖2. 鋅對稱電池和鋅//銅不對稱電池的電化學性能

因此，受益于擴散限制的枝晶抑制和鋅柵的協同效應，與裸鋅對稱電池（219 h，194 mV）相比，具有LM層的鋅對稱電池具有788小時更長的循環壽命和35 mV的較低極化電壓。

此外，Zn|LM//Cu非對稱電池在1 mA cm^-2下的200次循環中提供了98.9%的高CE和43.1 mV的低過電位。并且， Zn|LM//MnO₂全電池在1 A g^-1下實現175.4 mAh g^-1的更高容量和超過1000次的長循環壽命。這項工作為設計長循環壽命電池的無枝晶鋅負極提供了新的見解。

圖3. 全電池的電化學性能

Synergic Effect of Dendrite-Free and Zinc Gating in Lignin-Containing Cellulose Nanofibers-MXene Layer Enabling Long-Cycle-Life Zinc Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI：10.1002/advs.202202380

原創文章，作者：v-suan，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/08/dc44a73a62/

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