在水系电池的各种荷电载体离子中，非金属离子(H₃O⁺)具有离子尺寸小、扩散速度快等优点，使H₃O⁺嵌入电极具有高倍率性能和快充性能。然而，目前仅在腐蚀性的酸性电解液中观察到用于无机电极材料的纯H₃O⁺载流子，而在温和的中性电解液中则没有观察到H₃O⁺。

近日，中山大学卢锡洪教授，Minghao Yu报道了水-质子共插层的α-MoO₃（WP-MoO₃）如何在中性ZnCl₂电解液中实现H₃O⁺的选择性插层。

文章要点

1）研究人员揭示了位于MoO₃中间层之间的H₂O分子可阻断Zn²⁺的嵌入途径，同时实现通过Grotthuss质子传导机制进行平滑的H₃O⁺嵌入/扩散。

2）与具有Zn²⁺嵌入机制的α-MoO₃相比，WP-MoO₃具有显著增强的比容量（356.8 vs. 184.0 mA hg^-1），倍率性能（77.5％ vs. 42.2％，从0.4至4.8 A g-1），和循环稳定性（在1000次循环中分别为83％和13％）。

这项工作证明了通过层间工程调节电化学嵌入离子的可能性，为构建用于水系电池的高倍率和长寿命电极提供了有希望的研究方向。

Haozhe Zhang, et al, Interlayer Engineering of α-MoO₃ Modulates Selective Hydronium Intercalation in Neutral Aqueous Electrolyte, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI: 10.1002/anie.202010073

https://doi.org/10.1002/anie.202010073