随着科技的进步，智能手表、智能眼镜、智能手环等柔性可穿戴电子产品已经逐渐融入我们的生活，并成为未来电子产品的重要发展方向。这些柔性可穿戴设备的发展对储能器件这一必不可少的组件提出了高柔性、可穿戴性以及可加工性的要求。水系锌离子电池（zinc ion batteries, ZIBs）凭借其高安全性、易组装、高容量、低成本、环境友好等优势，在柔性储能设备中具有巨大的应用前景。

       为了实现ZIBs在柔性电子设备上的应用，ZIBs的正负极、电解液的合理选择和电池的设计组装方式等方面需多方面的考虑。作为ZIBs的主要组成部分，正极材料目前存在着容量和寿命偏低等问题，因此寻找高容量、长寿命的正极材料是当前ZIBs研究领域的关键问题之一。近年来，一类被称为MXene的过渡金属碳/氮化物受到研究工作者的广泛关注。MXene是三元层状陶瓷MAX相的二维衍生材料，其具有类石墨烯的二维结构，化学式为M_n+1X_nT_x（n=1, 2, 3，M为过渡金属元素，X为碳或氮元素，T_X为表面基团）。MXene具有组分可协调性与层间距可控性，同时又有亲水性、高比表面积、高电导率等特点，以上特性Zn²⁺离子能够高效的在MXene层间嵌入/脱嵌，从而实现电能的可逆储存与释放，因此MXene作为ZIBs的正极材料具有极大的潜力。

       近期，香港城市大学的支春义教授和中科院宁波材料所的黄庆研究员合作，选取V₂CT_x MXene作为水系锌离子电池正极材料，对其电化学性质以及电池循环过程中的结构变化进行了研究。研究发现V₂CT_x MXene在循环过程中表现出特殊的容量上升行为，其稳定容量高达508 mAh g⁻¹，是目前所报道的ZIBs正极材料容量的最高值。同时V₂CT_x MXene正极的能量密度高达386.2 Wh kg⁻¹，功率密度高达10281.6 W kg⁻¹。此外，V₂CT_x MXene具有极高的寿命，即使循环次数高达18000次，电池容量仍然没有明显的衰减。相比之下，目前报道的多数ZIBs的正极循环寿命不超过2000次。V₂CT_x MXene正极极佳的电化学性能与其在循环过程中的结构转变有关。研究发现V₂CT_x MXene在循环过程中从表面开始逐渐转变为具有纳米晶的V₂O₅，新相与原始相的协同作用为电池性能做出了很大的贡献。在此基础上，研究人员制备了基于V₂CT_x MXene正极的准固态锌电池，并揭示了其在极低温度下（-20 ^oC）优异的稳定性与柔性。以上研究结果不仅说明了V₂CT_x MXene作为锌离子电池正极的巨大潜力，同时说明了电极材料在循环过程中的适当相变有可能对其电化学性能起到积极的影响。

       以上成果发布在ACS nano杂志上（https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.9b06866），支春义教授和黄庆研究员作为共同通讯作者。以上研究得到香港城市大学基金（GRF under Project N_CityU11305218，9667165），深圳市科技创新委员会（JCYJ20170818103435068），国家自然科学基金（21671195，91426304）的支持。

图 V₂CT_x MXene正极在循环过程的结构转变示意图及其长循环曲线