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南科大&馬里蘭AEM：具有雙MXene電極的可拉伸鋅離子混合電池作為磁驅動軟體機器人

由于其固有的安全性和高能量密度，具有中性電解質的鋅基電池可以作為可穿戴/可植入電子產品的競爭候選者。因此，非常需要為可拉伸的鋅基電池開發可拉伸的負極/正極和中性電解質的協同組合。

在此，南方科技大學趙予生教授、馬里蘭大學Po-Yen Chen教授等人開發了一種可擴展的制造工藝來生產由V₂CT_x MXene正極和鋅修飾的Ti₃C₂T_x MXene負極組成的可拉伸鋅離子混合電池。

為了賦予鋅離子混合電池高拉伸性，兩種基于 MXene的電極均采用皺褶狀微紋理制造，可實現可逆折疊/展開行為，以在拉伸時減弱面內應力。可拉伸的V-MXene正極展示了可逆的Zn²⁺脫/嵌入和應變穩定的電化學活性，另一方面，在電沉積后，可拉伸的Ti-MXene負極被鋅微片覆蓋，在應變下表現出可逆的鋅沉積/溶解，并且在長期運行期間沒有形成枝晶或死鋅。

圖1. 可拉伸鋅離子混合電池的制備

通過沉積準固態中性電解質，制造的鋅離子混合電池具有大變形能力（50% 應變）、超薄器件（≈170 μm）、低面積重量（≈20 mg cm^-2）和超低自放電率 (0.7 mV h^-1 )。

可拉伸的鋅離子混合電池在0%、50% 應變下分別表現出118.5和103.6 mAh g^-1的可充電和應變不敏感比容量，在比容量、變形能力和器件厚度方面與最先進的工作具有良好的可比性。

最后，憑借超薄和輕巧的優點，可伸縮電池被證明是一種具有遙控功能的磁驅動軟體機器人，能夠在兩個指定點之間爬行以執行充電/放電任務。

圖2. 可伸縮鋅離子混合電池作為磁驅動軟體機器人

Stretchable Zn-Ion Hybrid Battery with Reconfigurable V₂CT_x and Ti₃C₂T_x MXene Electrodes as a Magnetically Actuated Soft Robot, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101862

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