开发高容量水系锌电池正极材料有望提高电池的能量密度，但同时也具有挑战性。

近日，武汉大学汪的华教授，华中科技大学蒋凯教授报道了制备了三种硒硫固溶体SeS_2.46、SeS_5.76和SeS₁₄及其复合材料SeS_2.46@3D-NPCF、SeS_5.76@3D-NPCF和SeS₁₄@3D-NPCF，并首次研究了它们作为水系锌电池正极材料的性能。

文章要点

1）随着Se含量的增加，SeS¹⁴、SeS^5.76和SeS^2.46的电导率从S（5×10⁻²⁸ S m⁻¹）依次增加到4×10⁻²²、3×10⁻⁹和2×10⁻⁸ S m⁻¹。

2）电化学测试表明，这三种复合材料在充放电曲线、电压平台和扩散动力学方面具有相似的电化学行为。其中，SeS_5.76@3D-NPCF表现出最佳的电化学性能，其0.2 A g⁻¹下的放电容量为1222 mAh g⁻¹，具有867.5 Wh kg⁻¹的超高能量密度，5 A g⁻¹下的放电容量713 mAh g⁻¹，500次循环后4 A g⁻¹下的放电容量为527 mAh g⁻¹，容量保持率为75%。

3）在放电过程中，SeS_5.76@3D-NPCF转化为ZnSe和ZnS的过程决定了储锌动力学。密度泛函理论（DFT）计算进一步表明，Se可以调控S的电子密度差、能带结构和反应能，从而提高其电导率和反应性，促进与Zn的电化学反应。

这项工作对水系锌电池的高性能转换正极材料进行了研究，并提出了一种有效的改性策略。

参考文献

Wei Li, et al, Synergistic Effect between S and Se Enhancing the Electrochemical Behavior of Se_xS_y in Aqueous Zn Metal Batteries, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202101237

https://doi.org/10.1002/adfm.202101237