EnSM：一种亲锌锑改性的Mxene导致的可逆锌基负极用于稳定的无枝晶水系锌电池

Nanoyu

2021-06-17

可充电锌（Zn）电池具有成本低、安全等特点，是一种极有前途的电源。然而，不可控的Zn枝晶生长和副反应严重限制了Zn金属负极的实际应用。

近日，山东大学冯金奎教授报道了提出并制备了一种多功能的无粘结剂锑（Sb）改性的MXene纸，其既可以作为合金化型储Zn材料，也可以作为无枝晶水系Zn电池的亲锌基质。

文章要点

1）研究人员通过电沉积和电偶置换的方法在柔性的高导电性Ti₃C₂Tx Mxene纸上生长了均匀的Sb阵列。

2）结果表明，优化后的Mxene@Sb电极在0.1~1.2 V（vs.Zn²⁺/Zn）下与Zn形成合金，在50 mA g^-1的ZnSb相下循环200次，容量可达299.6 mAh g^-1。即使在0.5 A g^-1下，最佳MXene@Sb-300电极在1000次循环后也保持了148.43 mAh g^-1的高可逆容量，从而突出了Sb作为水系锌离子电池合金型储Zn材料的可行性。此外，Sb的工作电位略高于Zn的沉积电位，可有效避免不利的Zn枝晶形成。

3）为了揭示储锌机制，研究人员采用非原位XRD和XPS对不同电化学态下的结构演化进行了系统分析。结果发现了Zn_xSb_1-x金属间相的形成。此外，得益于亲锌锑种晶和MXene结构，MXene@Sb电极可诱导均匀的Zn沉积，实现长达1000 h的长循环寿命。

这项研究为进一步开发无枝晶水系可充电锌电池提供了参考。

参考文献

Yuan Tian , Yongling An , Chengkai Liu , Shenglin Xiong , Jinkui Feng , Yitai Qian , Reversible Zinc-Based Anodes Enabled by Zincophilic Antimony Engineered MXene for Stable and Dendrite-Free Aqueous Zinc Batteries, Energy Storage Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.06.019

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.06.019