钾离子储存由于其丰富的资源和低标准氧化还原电位而有益于低成本、高能量密度的全电池。通常，钾离子电池（PIB）中的负极材料可分为三种机理类型的材料，包括嵌入、合金化和转化。

近日，台湾清华大学Hsing-Yu Tuan设计了由2D Bi₂Se₃纳米板上规则交联排列的1D Bi₂S₃纳米线组成的六边形1D/2D范德华异质结构，称为Bi₂S₃/Bi₂Se₃ vdWHs，用作钾离子电池(PIB)和混合电容器(PIHCs)的负极材料。

文章要点

1）由于混合维拓扑异质结构，丰富的网络接触异质结促进了表面网络和内部拓扑材料周围的有序离子/电子传输，同时促进了K⁺扩散、电子转移和电解质渗透。

2）Bi₂S₃/Bi₂Se₃ VdWHs在50 mA g^-1时具有超过600 mA h g⁻¹的诱人比容量，高达2500 mA g⁻¹的高倍率性能，以及出色的循环稳定性。

3）理论模型结合X-射线衍射和高分辨电子显微镜分析，从捕获能力和扩散动力学方面揭示了非均相界面反应的行为，证实了Bi₂S₃/Bi₂Se₃ vdWHs的可逆转化反应。

4）最后，配有Bi₂S₃/Bi₂Se₃ vdWHs负极的PIBs和PIHCs全电池在850和3000次循环中分别表现出208和106 Wh·kg^-1的优异性能，证明了它们在实际应用中的可行性。

参考文献

Yi-Yen Hsieh , Hsing-Yu Tuan , Architectural van der Waals Bi2S3/Bi2Se3

topological heterostructure as a superior potassium-ion storage material, Energy Storage Materials (2022)

DOI：10.1016/j.ensm.2022.07.020

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.07.020