复旦余学斌ACS Nano：用于无枝晶柔性铝有机电池的MXene基混合导体界面

铝电池因其低成本和高理论容量而成为大规模储能应用有前景的电池技术。然而，阻碍其发展的挑战之一是铝金属负极的电镀/剥离效果不理想。

在此，复旦大学余学斌团队在室温下通过原位化学反应在铝表面构建了一层超薄的MXene膜。制备的柔性MXene膜具有高离子导电性和高机械柔韧性。在铝/铝电池 50 mA cm^-2 的超高电流密度下，MXene 赋予铝负极超过 5000 小时的长循环寿命；在 355 Wh kg^-1PTO//Al 电池中，MXene 可在 200 次循环中保持 100% 的寿命。

图1. DFT计算

总之，该工作介绍了一种新兴的原位 MXene 薄膜概念，通过简单的自发反应保护铝金属负极。即使在 50 mA cm-2 的高电流密度下也能防止枝晶的形成，从而使柔性 PTO//Al 全电池的能量密度高达 355 Wh kg^-1，使用寿命长达 200 个循环。

优异的电化学性能源于 MXene 薄膜的高离子传导性和出色的机械柔韧性，这确保了铝金属负极的稳定和高效运行。这种在铝金属负极上设计保护层的创新方法为开发安全、高能量的铝金属储能系统提供了一种前景广阔的解决方案。

图2. 电池性能

MXene-Based Mixed Conductor Interphase for Dendrite-Free Flexible Al Organic Battery, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c07611

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