原位锚定二维六边形锌基金属有机框架于MXene，打造稳定无负极5伏级锂金属电池

高能量密度、循环稳定且安全的先进储能系统对电动交通、便携式电子设备和人工智能基础设施的能源需求至关重要。锂金属作为负极具有极高的理论比容量和负电化学电位，尤其是无阳极5V级锂金属电池（将贫锂阳极与5V级LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）正极结合），有望通过减少锂用量和提高工作电压实现高能量密度和安全性。然而，这类电池面临诸多挑战：有限锂条件下需要稳定基底支撑少量锂，但常用的厚重铜集流体严重削弱贫锂阳极的高容量优势；铜基底上锂成核生长不均、循环中锂体积波动大，会引发枝晶生长、固体电解质界面膜（SEI）反复破坏再生及“死锂”积累，加剧电极粉化和容量衰减。

为解决这些问题，研究设计了一种简易策略，构建由Ti3C2Tx MXene（MX）片与二维六边形含锌金属有机框架（2D-Zn-MOF）锚定形成的三维网络结构（MX/2D-Zn-MOF），作为稳定无阳极5V级锂金属电池的轻质宿主。通过调节锌离子/配体浓度可精确控制Zn-MOF的形貌。MX/2D-Zn-MOF利用MX的导电性和2D-Zn-MOF的离子调控能力，有效防止MX堆叠，暴露丰富的氮/氟/锌富活性位点，确保锂均匀沉积并稳定SEI。此外，相互连接的三维双连续网络不仅通过均匀电场和降低局部电流密度实现锂沉积的空间均匀化，还提供足够空间缓冲体积波动，保障结构完整性并抑制粉化。

实验和密度泛函理论计算表明，MX/2D-Zn-MOF具有低过电位，能实现无枝晶锂沉积、高电镀/剥离可逆性（电压滞后小），在1.0 mA/cm²和5.0 mAh/cm²条件下循环稳定性超1800小时。组装的无阳极5V级锂金属软包电池（MX/2D-Zn-MOF-Li||LNMO）循环性能稳定，120次循环后容量保持率达90%。此外，0.37 Ah级无阳极锂金属软包电池表现出良好循环稳定性，基于正负极活性材料的能量密度高达538.6 Wh/kg，显示出在实际储能应用中的潜力。