MXene石墨烯气凝胶封装金属锌,作为可

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三维(3D)主体可以有效减缓锌(Zn)金属负极的枝晶生长。然而,使用3D基板增加的电极/电解质反应面积加速了阳极界面的钝化和腐蚀,最终降低了电化学性能。在该篇文章中,定向冷冻过程用于创建灵活的MXene/石墨烯支架。基于结构中丰富的亲锌特性和微孔,锌通过电沉积过程被致密地包裹在主体内部。

图1.a)制造MGA材料的示意图。b)超轻量MGA样品的光学图像。(c-e)MGA样品的XRD光谱(c)、拉曼光谱(d)和F1sXPS光谱(e)。f)MGA材料在无约束条件下的顶视图(左)和侧视图的SEM图像。g,h)电镀5mAhcm-2后MGA样品的侧视图像(g)和相应的元素映射(h)。

在循环过程中,由于MXene中固有的氟终止,复合阳极在电极/电解质界面处赋予原位固体电解质界面与氟化锌,有效抑制枝晶生长。此外,以3D微尺度方式分布块状Zn的设计抑制了析氢反应(3.8mmolh-1cm-2)和通过原位/异位测试的钝化。结果,在对称电池测试中,电极在10mAcm-2下具有超过小时的长循环寿命。在连续单折叠和双折叠之后,具有复合阳极和LiMn2O4阴极(60%放电深度)的准固态可折叠电池保持超过91%的高容量保持率。这项研究为水性锌离子电池提供了一种革命性的封装理念,以及可折叠的研究。

图4.a、b)镀0.1mAhcm-2后MGA样品的SEM图像,顶视图(a)和侧视图(b)。c)电镀0.1mAhcm-2后MGA样品的TEM图像。d)分别使用裸铜和MGA电极的非对称电池的恒电流电压分布。e,f)10次循环后MGA电极的F1s(e)和C1s(f)的XPS分析。g)在块状锌箔和MGA

Zn电极(下)上镀锌和循环的示意图。

相关论文以题为EncapsulationofMetallicZninHybridMXene/GrapheneAerogelasStableZnAnodeforFoldableZn-ionBatteries发表在《AdvancedMaterials》上。通讯作者是北京理工大学谢嫚副教授、陈人杰教授。

参考文献:

doi.org/10./adma.




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