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隔膜改性最近已成為一種有效的策略，可以實現無枝晶的鋅金屬負極。盡管如此，目前探索的途徑仍不利于量產，對隔膜調控的本質關注甚少。

為此，蘇州大學孫靖宇教授、楊先中及薛載坤等人通過在商用玻璃纖維（GF）的一側噴涂印刷MXene納米片而設計了一種可擴展的Ti₃C₂T_x MXene修飾的 Janus隔膜。該策略具有足夠的可擴展性和簡單性，因此這種噴涂印刷生產路線具有滿足實際需求的潛力。由此衍生的MXene-GF隔膜具有豐富的表面極性基團、良好的電解液潤濕性和高離子電導率，有利于促進均勻局部電流分布和Zn成核動力學。

值得注意的是，MXene-GF顯示出可調節的介電常數（ε），其優化值為53.5。由于ε差異而通過麥克斯韋-瓦格納效應對GF的極化，可以建立具有50% 增強強度的定向內置電場以加速傳質動力學。因此，這使得鋅負極的性能穩定，從而提供了均勻的界面離子場。

圖1. 基于MXene-GF隔膜的Zn//Zn對稱電池性能

因此，基于MXene-GF隔膜的Zn//Zn對稱電池在1 mA cm^-2/1 mAh cm^-2（1180小時）和 5 mA cm^-2/1 mAh cm^-2（1200小時）下均可實現超長壽命，而基于裸GF的對稱電池僅在63小時后便發生短路。更令人印象深刻的是，組裝的對稱電池即使在10 mA cm^-2/10 mAh cm^-2下也可循環125小時，這可歸因于增強的界面親鋅性和降低的電池阻抗。

為了驗證所設計隔膜的實用性，作者組裝了包含 KVOH正極、Zn負極和MXene-GF隔膜的水系鋅離子全電池，該電池在5.0 A g^-1 下循環1000次后獲得77.9% 的高容量保持率，在1.0 A g^-1下循環100次后容量保持率為83.9%。甚至，該電池可在不同的彎曲狀態下為電子定時器供電，有望在柔性儲能領域實現實際應用。總之，這種具有可擴展性和有效性的策略為高性能金屬負極提供了新的見解。

圖2. 配備MXene-GF隔膜的全電池的電化學性能

Printing-Scalable Ti₃C₂T_x MXene-Decorated Janus Separator with Expedited Zn²⁺ Flux toward Stabilized Zn Anodes, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202204306

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孫靖宇/楊先中/薛載坤AFM: 用于穩定鋅負極的MXene修飾的Janus隔膜

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