三维MXene对锌金属负极保护作用的研究

摘要

为了解决锌金属负极析氢和界面枝晶生长严重阻碍水系锌离子电池发展的问题，将二维过渡金属碳化物Ti₃C₂T_x MXene高温喷涂在锌表面，形成了三维孔道结构.MXene具有较低的成核势垒，为Zn²⁺的沉积提供了均匀的位点.形成的高导电性三维孔道结构降低了锌沉积的局部电流密度，使得Zn²⁺离子通量均匀化，从而抑制了锌枝晶的形成，缓解了锌负极在长期电沉积/剥离过程中的体积变化.MXene修饰的锌负极（MXene@Zn）在50 A·m^-2的电流密度下展现出优异的锌沉积/剥离稳定性.组装的MXene@Zn‖MXene@Zn对称电池具有30 mV的低过电位和500次的长循环寿命.与活性炭（AC）正极匹配，MXene@Zn‖AC电容电池的倍率性能得到有效提升，证明了MXene@Zn负极在水系锌离子电池的应用潜力.

关键词

水系锌离子电池 / 锌金属负极 / 枝晶 / MXene