梅长彤等Adv. Sci.：纳米纤维协同MXene实现长寿命锌金属电池！

不可控的锌枝晶生长和寄生反应大大阻碍了高能量和长寿命的可充锌离子电池的发展。

南京林业大学梅长彤、苏黎世联邦理工学院Kangning Zhao、路易斯安那州立大学Xiaoman Zhang等提出了一种新型的含有木质素的纤维素纳米纤维（LCNF）-MXene（LM）双功能保护层，作为稳定锌金属负极的理想界面层。

图1. LM薄膜脱溶剂化的理论模拟

研究显示，一方面，LCNF在相对较低的孔隙率（52.2%）下提供了足够的强度（43.7兆帕），使扩散有限的枝晶得到抑制，而另一方面，MXene作为锌的门控层，促进了锌离子的移动，限制了活性水/离子在电极/电解质界面的降解，并沿（002）平面外延引导锌的沉积。

图2. 锌对称电池和锌//铜不对称电池的电化学性能

因此，受益于扩散限制的枝晶抑制和锌栅的协同效应，与裸锌对称电池（219 h，194 mV）相比，具有LM层的锌对称电池具有788小时更长的循环寿命和35 mV的较低极化电压。

此外，Zn|LM//Cu非对称电池在1 mA cm^-2下的200次循环中提供了98.9%的高CE和43.1 mV的低过电位。并且， Zn|LM//MnO₂全电池在1 A g^-1下实现175.4 mAh g^-1的更高容量和超过1000次的长循环寿命。这项工作为设计长循环寿命电池的无枝晶锌负极提供了新的见解。

图3. 全电池的电化学性能

Synergic Effect of Dendrite-Free and Zinc Gating in Lignin-Containing Cellulose Nanofibers-MXene Layer Enabling Long-Cycle-Life Zinc Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI：10.1002/advs.202202380

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