哈工大黄小萧AM：MXene增强型亚胺正极，循环寿命超10000次！

有机分子一直被认为是水系锌离子电池（ZIB）中很有前景的储能材料，但由于其短程共轭结构和低分子量，受到了导电性差和结构不稳定的困扰。

哈尔滨工业大学黄小萧等提出了一种基于亚胺的三(氮)并五苯(TAP)，其具有沿C=N骨架的延伸共轭效应，将它原位注入层状MXene中，可获得TAP/Ti₃C2T_x正极。

图1. 材料制备

通过理论计算和实验表征，作者发现H⁺和Zn²⁺在不同的C=N位点有选择性的储存，这是由TAP分子的立体效应引起的。在第一个放电区域，TAP倾向于在内部C=N位点容纳Zn²⁺离子，然后在后续区域在外部C=N位点储存H⁺离子。丰富的C=N中心和长距离的亚胺骨架提高了TAP的比容量和循环稳定性，而Ti₃C₂T_x调动了平面内H⁺/Zn²⁺的转移，增加了电子传导性，确保了TAP在反复充放电过程中的结构完整性。

图2. TAP/Ti₃C₂T_x正极的性能

因此，TAP/Ti₃C₂T_x提供了303 mAh g^-1的高比容量，并在1 A g^-1的情况下循环10000次后实现了81.6%的容量保持。此外，具有准固态电解质的柔性Zn||TAP/Ti₃C₂T_x电池证明了在各种恶劣条件下可穿戴电子设备的实际应用。总体而言，这项工作不仅提供了一个新颖的有机正极设计，而且为推进ZIBs的发展提供了必要的见解。

图3. 柔性电池性能

MXene Boosted Imine Cathode with Extended Conjugated Structure for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202206812