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趙東元院士團隊丨最新JACS！
來源： 時間：2023-11-02 09:58:56 瀏覽：1759次

第一作者：Fanxing Bu

通訊作者：趙東元院士、晁棟梁研究員、Ahmed Elzatahry

通訊單位：復旦大學、卡塔爾大學

DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c08986


研究背景



鋅金屬基水系電池（ZABs）是一種可持續、經濟、安全的鋰電池儲能替代品，但不可避免的枝晶阻礙了其廣泛應用，特別是在長時間和高倍率循環下。在枝晶形成后，電池如何有效運行還未決。基于此，復旦大學趙東元院士和晁棟梁研究員、卡塔爾大學Ahmed Elzatahry（共同通訊作者）等人報道了從抑制Zn枝晶生長，通過高氧化還原電位差驅動氧化和化學蝕刻策略制備了介孔Ti3C2 MXene（MesoTi3C2）包裹聚丙烯（PP）分離器，引入主動枝晶-消化化學。


文章要點



1、結合X射線吸收近邊緣光譜（XANES）、擴展X射線吸收精細結構（EXAFS）光譜和X射線光電子能譜（XPS）分析表明，MesoTi3C2作為氧化劑，可通過自發氧化還原過程將形成的死Zn0枝晶還原為電活性Zn2+離子。密度泛函理論（DFT）計算證實，MesoTi3C2中豐富的邊緣Ti-O位點與Zn具有增強的結合能，可從Zn中吸走更多的電子，有效地消化了不需要的Zn0枝晶。

2、具有MesoTi3C2包裹聚丙烯（PP）分離器的非對稱Zn||Cu電池表現出優異的使用壽命，在5 mA cm-2的電流密度下循環超過5500次，循環壽命達到2200 h，同時保持低于50 mV的過電位。此外，與VO2正極配對的全鋅離子電池具有高容量，優異的倍率性能和良好的循環穩定性。本研究揭示了介孔MXenes的邊緣效應，并發現了一種新的主動枝晶-消化化學物質，可在ZABs中生存。


圖文展示



 

圖1. MesoTi3C2的合成示意圖

 

圖2. MesoTi3C2的表征

 

圖3. MesoTi3C2包覆PP隔膜的制備和表征

 圖4. MesoTi3C2包覆PP隔膜的電化學性能

 

圖5. MesoTi3C2的枝晶-消化機理

 

圖6.自發氧化還原過程示意圖

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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