AFM：基于Ti3C2Tx-MXene纳米片和水合钒酸铵纳米带的无锌负极

开发无锌金属负极材料将是解决严重阻碍锌离子电池（ZIBs）发展的锌金属枝晶问题的有效策略。然而，对无锌金属负极材料的研究仍处于起步阶段，更重要的是低能量密度严重限制了其实际应用。

哈尔滨工业大学袁国辉教授提出并研究了一种新型 (NH₄)₂V₁₀O₂₅·8H₂O@Ti₃C₂T_x (NHVO@ Ti₃C₂T_x) 薄膜负极，用于构建“摇椅式”ZIBs。

首次将NHVO纳米带和Ti₃C₂T_x-MXene纳米片以杂化薄膜的形式交替组装，作为一种新型的柔性锌负极材料，用于“摇椅”ZIBs。NHVO纳米带具有超薄的特性(≈14nm）作为快速离子传输的纳米片中间层，有利于有效接触Ti₃C₂T_x衬底和防止Ti₃C₂T_x聚集。同时，Ti₃C₂T_x纳米片可以作为NHVO纳米带的导电柔性衬底，更重要的是可以稳定纳米带在充放电过程中的结构变化。相对较低的工作电位（≈0.59 V vs Zn²⁺/Zn）、0.1 A g^-1时514.7 mAh g^-1的高比容量和非凡的循环耐久性（5.0 A g^-1下循环6000次后保留初始值的84.2%）使NHVO@Ti₃C₂T_x 成为“摇椅式”ZIB 的替代负极。

通过恒电流间歇滴定技术（GITT）、XPS、XRD等一系列技术系统地研究了包括机理和动力学在内的插层行为，表明Zn²⁺在混合电极中的可逆插入/脱嵌。作为概念验证应用，由NHVO@Ti₃C₂T_x薄膜负极和ZnMn₂O₄正极配对组成的“摇椅式”ZIB全电池提供高达131.7 mAh g-1（含正负极）和 97.1 Wh kg^-1的能量密度。此外，在 2.0 A g^-1下循环6000次后可实现92.1%的容量保持率。

图1 制备及表征

图2 电化学反应机理研究

Tailoring Ultrahigh Energy Density and Stable Dendrite-Free Flexible Anode with Ti3C2Tx MXene Nanosheets and Hydrated Ammonium Vanadate Nanobelts for Aqueous Rocking-Chair Zinc Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103210

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AFM：基于Ti3C2Tx-MXene纳米片和水合钒酸铵纳米带的无锌负极

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