近日，北京化工大学材料科学与工程学院徐斌教授、朱奇珍副教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Cu-modified Ti₃C₂Cl₂ MXene with zincophilic and hydrophobic characteristics as a protective coating for highly stable Zn anode”的研究论文。该论文制备了一种亲锌、疏水的铜修饰Ti₃C₂Cl₂ MXene材料，用作水系锌离子电池锌金属负极的保护涂层，可有效抑制锌枝晶的生长和界面副反应的发生，显著提升了锌负极的稳定性和可逆性。

水系锌离子电池具有低成本、高安全、高比能的优势，在大规模储能领域有着广阔的应用前景。然而，金属锌负极在电池充放电过程中会产生枝晶和析氢、腐蚀等副反应，严重危害电池的循环寿命和能量利用率，导致锌负极的稳定性和耐用性无法满足实用化需求，已成为制约水系锌离子电池发展的关键技术瓶颈。

针对这一问题，论文采用熔融盐刻蚀法一步制备了具有高亲锌性和疏水性的铜改性、只含单一氯端基的Ti₃C₂Cl₂ MXene（Cu-MXene）材料。Cu-MXene材料涂覆于锌负极上作为保护涂层，可以提供大量的亲锌成核位点，而其高导电性可以使界面电荷分布均匀化，阻滞“尖端效应”，有效抑制了锌枝晶的生长；同时其疏水性有利于阻隔锌负极与电解液中活性水的接触，使析氢、腐蚀等界面副反应得到抑制。因此，Cu-MXene涂层修饰的锌负极表现出超过1000小时的循环寿命，在10 mA cm^-2电流密度下极化电位小于120 mV，循环1100次库仑效率保持在99.6%以上，实现了高稳定、高可逆的锌沉积/剥离性能。与NaV₃O₈·1.5H₂O正极匹配构筑的锌离子电池在1000次循环中性能稳定。本论文所提出的Cu-MXene涂层还可以扩展到其他水系电池的金属负极保护。

北京化工大学材料科学与工程学院硕士研究生李延泽为论文第一作者，徐斌教授、朱奇珍副教授为论文的共同通讯作者，北京化工大学为唯一完成单位。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202213416