北航杨树斌AEM：液态金属协同MXene实现无枝晶锌金属负极

锌负极因其高理论容量（820 mAh ^g-1）、环境友好和良好的安全性而有望用于锌基电池，但不可控的枝晶极大地阻碍了其实际应用。

北京航空航天大学杨树斌等设计了一种具有液态金属(GaIn)的特殊负极，以研究Zn负极的失效机制。

图1 分别在ZnGaIn//MXene负极和锌箔上沉积锌的示意图

研究发现，Zn负极在沉积过程中存在巨大的结晶应力，这会导致大量Zn枝晶快速生长。为了解决这个问题，作者在柔性MXene层(ZnGaIn//MXene)上制备了富锌液态金属(ZnGaIn)负极，这能够有效释放Zn负极沉积过程的应力。此外，由于锌基液态金属的存在，成核能垒大大降低，同时Zn的成核过电位相对于Zn²⁺/Zn降低至0 V。

图2 对称电池性能

电化学性能测试表明，所制备的柔性锌基负极在对称电池中具有长达600小时的循环寿命和出色的高倍率能力（8.0 mA cm^-2）。即使弯曲135°角后，也没有明显的电压变化。当与MnO₂正极结合使用时，采用ZnGaIn//MXene负极的全电池也表现出稳定和较长的循环寿命，循环次数高达400次。因此，该工作极大地有利于下一代锌基电池的发展。

图3 全电池性能

Stress-Release Functional Liquid Metal-MXene Layers toward Dendrite-Free Zinc Metal Anodes. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200115

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