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水系鋅金屬電池（ZABs）為鋰電池提供了一種可持續(xù)、經(jīng)濟(jì)、安全的儲能替代品，但不可避免的枝晶形成阻礙了其廣泛應(yīng)用，尤其是在長期和高倍率循環(huán)條件下。枝晶形成后電池如何存活仍是一個未決問題。

圖1. 材料合成及表征

復(fù)旦大學(xué)趙東元、晁棟梁、卡塔爾大學(xué)Ahmed Elzatahry等放棄了傳統(tǒng)的鋅枝晶生長抑制策略，通過介孔Ti₃C₂ MXene（MesoTi₃C₂）包裹的聚丙烯隔膜，引入了主動的枝晶消除化學(xué)方法。

光譜表征和電化學(xué)評估表明，Meso Ti₃C₂作為一種氧化劑，可通過自發(fā)氧化還原過程將已形成的死Zn⁰枝晶晶粒重新轉(zhuǎn)化為具有電活性的Zn²⁺離子。密度泛函理論顯示，與平面內(nèi)的Zn⁰枝晶相比，Ti₃C₂中豐富的邊緣Ti-O位點(diǎn)有助于Zn⁰枝晶的高氧化性和電子轉(zhuǎn)移。

圖2.?電化學(xué)性能研究

由此產(chǎn)生的不對稱電池在5 mA cm^-2的實用電流和較低的過電位（<50 mV）條件下顯示出 2200 小時的超長循環(huán)壽命。此外，與VO₂正極配對的全鋅離子電池還具有高容量、卓越的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

這項研究揭示了介孔MXenes意想不到的邊緣效應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)了一種新的主動枝晶消除化學(xué)方法，盡管不可避免地會形成枝晶，但它仍能使ZABs存活下來。

圖3.?Meso Ti₃C₂的枝晶消除機(jī)制

Reviving Zn0 Dendrites to Electroactive Zn2+ by Mesoporous MXene with Active Edge Sites. Journal of the American Chemical Society 2023. DOI: 10.1021/jacs.3c08986

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趙東元/晁棟梁JACS：介孔MXene使鋅枝晶再生為電活性Zn2+！

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