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?復旦余學斌ACS Nano：用于無枝晶柔性鋁有機電池的MXene基混合導體界面

鋁電池因其低成本和高理論容量而成為大規模儲能應用有前景的電池技術。然而，阻礙其發展的挑戰之一是鋁金屬負極的電鍍/剝離效果不理想。

在此，復旦大學余學斌團隊在室溫下通過原位化學反應在鋁表面構建了一層超薄的MXene膜。制備的柔性MXene膜具有高離子導電性和高機械柔韌性。在鋁/鋁電池 50 mA cm^-2 的超高電流密度下，MXene 賦予鋁負極超過 5000 小時的長循環壽命；在 355 Wh kg^-1PTO//Al 電池中，MXene 可在 200 次循環中保持 100% 的壽命。

圖1. DFT計算

總之，該工作介紹了一種新興的原位 MXene 薄膜概念，通過簡單的自發反應保護鋁金屬負極。即使在 50 mA cm-2 的高電流密度下也能防止枝晶的形成，從而使柔性 PTO//Al 全電池的能量密度高達 355 Wh kg^-1，使用壽命長達 200 個循環。

優異的電化學性能源于 MXene 薄膜的高離子傳導性和出色的機械柔韌性，這確保了鋁金屬負極的穩定和高效運行。這種在鋁金屬負極上設計保護層的創新方法為開發安全、高能量的鋁金屬儲能系統提供了一種前景廣闊的解決方案。

圖2. 電池性能

MXene-Based Mixed Conductor Interphase for Dendrite-Free Flexible Al Organic Battery, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c07611

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