异质结构的构建，尤其是负极的异质结构构建，是促进电子转移和改善表面反应动力学，从而实现锂离子电池高性能的有效策略。

近日，北京大学黄富强教授，Guobao Li设计了ZnO/ZnS异质结构，以了解界面效应对锂离子电池负极大容量、高可逆储锂的影响。

文章要点

1）以醋酸锌(ZnAc₂)为锌源，S粉为S源，聚乙二醇(PEG)为辅料制备ZnS:OH前驱体。在180 °C左右，将升华后的S粉通过PEG单链与S粒子交联反应溶解到PEG溶剂中(以PEG:S表示)。同时，Zn(Ac)₂在PEG中分解，转化为ZnO团簇。然后，PEG:S链扭曲，进一步吸附在ZnO表面，得到ZnO-PEG:S中间体。S原子与Zn原子相互作用形成ZnS键，同时O原子释放。S原子逐渐进入ZnO晶格，而ZnS:OH纳米点则是由于O类物质难以避免而产生。

2）研究发现，通过重复循环，ZnO/ZnS界面转变为均匀的ZnO_xS_1-x。DFT计算表明，锌硫氧化物具有最佳的锂吸附性能，可以加速电极反应。同时，Li₂O/Li₂S基质与LiZn纳米点的集成提供了更多的Li⁺锚定位点，并改变了电荷重分布，有利于界面储锂。
3）实验结果显示，这种电极在100次循环后在0.1 A g^-1的电流密度下，容量达到1213 mA h g^1，这远远超出了理论容量。即使在2 A g^-1下，ZnO/ZnS异质结构也能在1300次循环后，提供920 mA h g^-1的高容量。进一步，开发的软包全电池（LiCoO₂‖ZnO/ZnS）可以运行300次，容量保持率为85.4%。

本文研究了异质结构锂电池负极的界面储锂特性，为高容量转换合金负极的设计提供了一种合理的策略。

参考文献

Chenlong Dong, et al, Interfacial lithium absorption enhanced ZnO/ZnS heterostructure for robust and large-capacity energy storage, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D2EE00050D

https://doi.org/10.1039/D2EE00050D