考慮到高理論容量，合金負極是鋰離子電池（LIBs）的理想選擇，以滿足當今便攜式電子設備和電動汽車的嚴格需求。然而，體積膨脹和不可逆粉碎的固有限制會導致LIBs的容量急劇下降和循環壽命較短。液態金屬（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反應過程中的大體積變化。

東南大學孫正明、章煒、南京航空航天大學張騰飛等報告了一種簡便的策略，即將2D Ti₃C₂T_x MXene自組裝成3D架構，同時在單個“MXene cell”內原位封裝共晶鎵銦（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（-F、-O和-OH）使MXene有可能通過配位鍵與LM發生反應，并在其相互連接的網絡中就地限制LM。原位封裝技術將LM納米顆粒均勻地限制在獨立的”MXene cell”中，因此在電化學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致電池內的LM被破壞，其巨大的表面張力和液體性質也會自我修復以保持結構的完整性。

圖2. LM-Ti₃C₂T_x負極的性能

因此，通過協同結合外部的彈性網絡（MXene骨架）和內部的自愈能力（LM），所得到的LM-Ti₃C₂T_x負極表現出卓越的容量（在2和5 A g^-1時分別為616和489 mAh g^-1）和出色的循環性能（在5 A g^-1時循環4500次后為409.8 mAh g^-1，具有90.8%的容量保持率），與文獻中其他基于LM的負極相比，其倍率性能和循環穩定性最高。

此外，在合金/脫合金過程中，封閉空間內的LM顆粒通過形成獨特的銦芯/鎵殼結構表現出自愈特性。因此，這項工作顯示了解決合金基負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