MXene/石墨烯气凝胶封装金属锌，作为可折叠锌离子电池稳定锌阳极

三维（3D）主体可以有效减缓锌（Zn）金属负极的枝晶生长。然而，使用 3D 基板增加的电极/电解质反应面积加速了阳极界面的钝化和腐蚀，最终降低了电化学性能。在该篇文章中，定向冷冻过程用于创建灵活的 MXene/石墨烯支架。基于结构中丰富的亲锌特性和微孔，锌通过电沉积过程被致密地包裹在主体内部。

图 1. a) 制造 MGA 材料的示意图。b) 超轻量 MGA 样品的光学图像。(c-e) MGA 样品的 XRD 光谱 (c)、拉曼光谱 (d) 和 F 1s XPS 光谱 (e)。f) MGA 材料在无约束条件下的顶视图（左）和侧视图的 SEM 图像。g, h) 电镀 5 mAh cm-2 后 MGA 样品的侧视图像 (g) 和相应的元素映射 (h)。

在循环过程中，由于 MXene 中固有的氟终止，复合阳极在电极/电解质界面处赋予原位固体电解质界面与氟化锌，有效抑制枝晶生长。此外，以 3D 微尺度方式分布块状 Zn 的设计抑制了析氢反应（3.8 mmol h-1 cm-2）和通过原位/异位测试的钝化。结果，在对称电池测试中，电极在 10 mA cm-2 下具有超过 1000 小时的长循环寿命。在连续单折叠和双折叠之后，具有复合阳极和 LiMn2O4 阴极（60% 放电深度）的准固态可折叠电池保持超过 91% 的高容量保持率。这项研究为水性锌离子电池提供了一种革命性的封装理念，以及可折叠的研究。

图 4. a、b) 镀 0.1 mAh cm-2 后 MGA 样品的 SEM 图像，顶视图 (a) 和侧视图 (b)。c) 电镀 0.1 mAh cm-2 后 MGA 样品的 TEM 图像。d) 分别使用裸铜和 MGA 电极的非对称电池的恒电流电压分布。e, f) 10 次循环后 MGA 电极的 F 1s (e) 和 C 1s (f) 的 XPS 分析。g）在块状锌箔和 MGA@Zn 电极（下）上镀锌和循环的示意图。

相关论文以题为Encapsulation of Metallic Zn in Hybrid MXene/Graphene Aerogel as Stable Zn Anode for Foldable Zn-ion Batteries发表在《Advanced Materials》上。通讯作者是北京理工大学谢嫚副教授、陈人杰教授。

参考文献：

doi.org/10.1002/adma.202106897