水溶液金属锌电池具备高比容量、高安全性、低成本等不可比拟的优势，但是金属锌负极在电化学循环过程中存在着枝晶生长导致库伦效率降低甚至电池短路等问题，这严重限制了新型水溶液金属锌电池的发展和实际应用。近日，北京航空航天大学杨树斌教授团队提出了一种基于MXene-聚吡咯层的电荷富集策略，该策略能够显著抑制金属锌负极-电解质界面上的枝晶生长，可以显著提高金属锌负极的电化学可逆性。

本文要点

1） 该MXene-聚吡咯层由介孔聚吡咯在Ti₃C₂T_x两面生长而成。在这一复合层中，MXene表现出超强的电荷富集能力（149 F/g, 5 mV/s）。这不仅有利于积累电荷浓度，同时还可以充当人造SEI膜来调控金属锌负极-电解质界面上的电场分布并使得离子流均匀化分布。

2） MXene-mPPy/Zn对称电池能够稳定循环超过2500小时同时具备较好的大电流充放电能力。在这一循环过程中，金属锌负极表面始终保持着无枝晶形貌。当与MnO₂正极匹配组装为全电池时，该水溶液金属锌电池能够在10A/g的电流密度下稳定循环超过3000周。

该工作为高比能金属基负极的应用提供了新的思路。

参考文献

Yongzheng Zhang, Zhenjiang Cao, Sijin Liu, Zhiguo Du, Yanglansen Cui, Jianan Gu, Yongzheng Shi, Bin Li, and Shubin Yang， Charge-Enriched Strategy Based on MXene-Based Polypyrrole Layers Toward Dendrite-Free Zinc Metal Anodes， Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103979