水溶液锌离子电池被视为大规模储能器件的有力候选，但是金属锌负极的界面副反应和循环寿命不佳导致其实际应用受到影响。近日，中国科学院上海应用物理研究所Xingtai Zhou 和Daming Zhu等巧妙地设计了一种CuS_1-X@聚苯胺材料并将其用作转化型无锌负极，其中适当的S空位和聚苯胺异质界面对于改善倍率性能和循环稳定性具有十分显著的作用。

文章要点

1）研究人员认为CuS_1–x@PANI负极具有一石三鸟的功能：首先负极材料中的S空位能够增加表面活性位点从而强化对Zn²⁺的存储；其次聚苯胺异质界面具有很高的离子电导率，同时又可以缓冲体积膨胀并保持复合结构在长期循环过程中的结构稳定性；第三，上述两者的结合会调节Zn²⁺在复合结构上的吸附能从而显著改善离子反应动力学；

2）研究人员通过原位中子X射线衍射、中子XAS、高分辨透射电镜等手段证实了CuS_1–x@PANI//Zn全电池工作过程中独特的晶态-非晶转变和高度可逆的转化反应机制。在100mA/g的电流密度下该电池可逆容量高达215mAh/g且能够稳定循环1000周。

参考文献

Qi Lei et al, Synergistic Engineering of Sulfur Vacancies and Heterointerfaces in Copper Sulfide Anodes for Aqueous Zn-Ion Batteries with Fast Diffusion Kinetics and an Ultralong Lifespan, Advanced Energy Materials,2022

DOI: 10.1002/aenm.202200547

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200547