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赵东元院士团队丨最新JACS！

来源：时间：2023-11-02 09:58:56 浏览：1126次

第一作者：Fanxing Bu

通讯作者：赵东元院士、晁栋梁研究员、Ahmed Elzatahry

通讯单位：复旦大学、卡塔尔大学

DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c08986

研究背景

锌金属基水系电池（ZABs）是一种可持续、经济、安全的锂电池储能替代品，但不可避免的枝晶阻碍了其广泛应用，特别是在长时间和高倍率循环下。在枝晶形成后，电池如何有效运行还未决。基于此，复旦大学赵东元院士和晁栋梁研究员、卡塔尔大学Ahmed Elzatahry（共同通讯作者）等人报道了从抑制Zn枝晶生长，通过高氧化还原电位差驱动氧化和化学蚀刻策略制备了介孔Ti₃C₂ MXene（MesoTi₃C₂）包裹聚丙烯（PP）分离器，引入主动枝晶-消化化学。

文章要点

1、结合X射线吸收近边缘光谱（XANES）、扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）光谱和X射线光电子能谱（XPS）分析表明，MesoTi₃C₂作为氧化剂，可通过自发氧化还原过程将形成的死Zn⁰枝晶还原为电活性Zn²⁺离子。密度泛函理论（DFT）计算证实，MesoTi₃C₂中丰富的边缘Ti-O位点与Zn具有增强的结合能，可从Zn中吸走更多的电子，有效地消化了不需要的Zn⁰枝晶。

2、具有MesoTi₃C₂包裹聚丙烯（PP）分离器的非对称Zn||Cu电池表现出优异的使用寿命，在5 mA cm^-2的电流密度下循环超过5500次，循环寿命达到2200 h，同时保持低于50 mV的过电位。此外，与VO₂正极配对的全锌离子电池具有高容量，优异的倍率性能和良好的循环稳定性。本研究揭示了介孔MXenes的边缘效应，并发现了一种新的主动枝晶-消化化学物质，可在ZABs中生存。

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