三維（3D）主體可以有效減緩鋅（Zn）金屬負極的枝晶生長。然而，使用 3D 基板增加的電極/電解質反應面積加速了陽極介面的鈍化和腐蝕，最終降低了電化學效能。

在該篇文章中，定向冷凍過程用於建立靈活的 MXene/石墨烯支架。基於結構中豐富的親鋅特性和微孔，鋅透過電沉積過程被緻密地包裹在主體內部。

圖 1.

a） 製造 MGA 材料的示意圖。b） 超輕量 MGA 樣品的光學影象。（c-e） MGA 樣品的 XRD 光譜 （c）、拉曼光譜 （d） 和 F 1s XPS 光譜 （e）。f） MGA 材料在無約束條件下的頂檢視（左）和側檢視的 SEM 影象。g， h） 電鍍 5 mAh cm-2 後 MGA 樣品的側檢視像 （g） 和相應的元素對映 （h）。

在迴圈過程中，由於 MXene 中固有的氟終止，複合陽極在電極/電解質介面處賦予原位固體電解質介面與氟化鋅，有效抑制枝晶生長。此外，以 3D 微尺度方式分佈塊狀 Zn 的設計抑制了析氫反應（3。8 mmol h-1 cm-2）和透過原位/異位測試的鈍化。結果，在對稱電池測試中，電極在 10 mA cm-2 下具有超過 1000 小時的長迴圈壽命。在連續單摺疊和雙摺疊之後，具有複合陽極和 LiMn2O4 陰極（60% 放電深度）的準固態可摺疊電池保持超過 91% 的高容量保持率。這項研究為水性鋅離子電池提供了一種革命性的封裝理念，以及可摺疊的研究。

圖 4.

a、b） 鍍 0。1 mAh cm-2 後 MGA 樣品的 SEM 影象，頂檢視 （a） 和側檢視 （b）。c） 電鍍 0。1 mAh cm-2 後 MGA 樣品的 TEM 影象。d） 分別使用裸銅和 MGA 電極的非對稱電池的恆電流電壓分佈。e， f） 10 次迴圈後 MGA 電極的 F 1s （e） 和 C 1s （f） 的 XPS 分析。g）在塊狀鋅箔和 MGA@Zn 電極（下）上鍍鋅和迴圈的示意圖。

相關論文以題為

Encapsulation of Metallic Zn in Hybrid MXene/Graphene Aerogel as Stable Zn Anode for Foldable Zn-ion Batteries

發表在

《Advanced Materials》

上。

通訊作者是北京理工大學謝嫚副教授、陳人傑教授。

參考文獻

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doi。org/10。1002/adma。202106897