水系锌电池（AZBs）因其成本低、安全性高，被认为是大规模储能技术中最有前途的候选电池技术。然而，目前开发的AZBs正极往往受到多价离子和复杂多相电化学的强烈电荷排斥，导致循环寿命不足，高斜率放电剖面等缺点，因此不切实际。作为一种低成本、无毒的层状化合物，铋基硫属化物（如Bi2Se3）已被作为锌离子/质子共嵌入机理的AZBs正极，它们有望实现以质子为主的电化学过程。同时，O2-和Se2-的协同作用可提高在弱酸性电解液中对质子的亲和力和电极稳定性。
鉴于此，中科院上海高级研究院Daming Zhu，Renzhong Tai，Xiaolong Li报道了在合成Bi2O2Se纳米薄片（BOSN）的基础，开发出一种高性能的AZB，并揭示了AZB中质子控制的电化学Zn离子插入/提取过程。
文章要点
1）由于质子的超小尺寸，BOSN正极在0.1 A g−1下的容量达到162 mA h g−1，在1 A g−1的高倍率下循环2300次后容量保持率为90.64%。GCD曲线显示在∼0.74 V处有一个超平的长质子插入平台（容量比例为72%），这与循环伏安测量中观察到的尖锐氧化峰是一致的。此外，即使在−5 °C的结冰条件下，电池的低温性能也达到了84 mA h g−1，并且可以稳定工作到−15°C，平台容量比例为81.5%。
2）研究人员通过X射线光电子能谱(XPS)分析、原位SXRD和密度泛函(DFT)计算进一步揭示了AZB中高度可逆的质子插入/提取储能机制。考虑到这种质子主导的过程，而不是Zn离子在BOSN正极中的插入/提取过程，这项工作为设计高性能的AZB和其他水系电池提供了一种可行途径。
参考文献
Yuanhe Sun, et al, Proton-Dominated Reversible Aqueous Zinc Batteries with an Ultraflat Long Discharge Plateau, ACS Nano, 2021
DOI：10.1021/acsnano.1c04636
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04636
