考慮到高理論容量，合金負(fù)極是鋰離子電池（LIBs）的理想選擇，以滿足當(dāng)今便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的嚴(yán)格需求。然而，體積膨脹和不可逆粉碎的固有限制會(huì)導(dǎo)致LIBs的容量急劇下降和循環(huán)壽命較短。液態(tài)金屬（LM）具有與生俱來的大容量，并繼承了液體的可變形性，可以從根本上避免電化學(xué)反應(yīng)過程中的大體積變化。

東南大學(xué)孫正明、章煒、南京航空航天大學(xué)張騰飛等報(bào)告了一種簡(jiǎn)便的策略，即將2D Ti₃C₂T_x MXene自組裝成3D架構(gòu)，同時(shí)在單個(gè)“MXene cell”內(nèi)原位封裝共晶鎵銦（EGaIn）。

圖1. 材料制備及作用示意

作為一種典型的二維材料，豐富的表面官能團(tuán)（-F、-O和-OH）使MXene有可能通過配位鍵與LM發(fā)生反應(yīng)，并在其相互連接的網(wǎng)絡(luò)中就地限制LM。原位封裝技術(shù)將LM納米顆粒均勻地限制在獨(dú)立的”MXene cell”中，因此在電化學(xué)過程中抑制了它們的聚集并緩沖了來自外部的體積變化。此外，即使巨大的體積膨脹導(dǎo)致電池內(nèi)的LM被破壞，其巨大的表面張力和液體性質(zhì)也會(huì)自我修復(fù)以保持結(jié)構(gòu)的完整性。

圖2. LM-Ti₃C₂T_x負(fù)極的性能

因此，通過協(xié)同結(jié)合外部的彈性網(wǎng)絡(luò)（MXene骨架）和內(nèi)部的自愈能力（LM），所得到的LM-Ti₃C₂T_x負(fù)極表現(xiàn)出卓越的容量（在2和5 A g^-1時(shí)分別為616和489 mAh g^-1）和出色的循環(huán)性能（在5 A g^-1時(shí)循環(huán)4500次后為409.8 mAh g^-1，具有90.8%的容量保持率），與文獻(xiàn)中其他基于LM的負(fù)極相比，其倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性最高。

此外，在合金/脫合金過程中，封閉空間內(nèi)的LM顆粒通過形成獨(dú)特的銦芯/鎵殼結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出自愈特性。因此，這項(xiàng)工作顯示了解決合金基負(fù)極材料固有體積膨脹問題的巨大潛力。

圖3. 磷酸鐵鋰電池性能

An Integrated Self-healing Anode Assembled via Dynamic Encapsulation of Liquid Metal with 3D Ti3C2Tx Network for Enhanced Lithium Storage. Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/d2ee02147a