锌离子电池（ZIBs）是公认的一种高安全性、易组装、环境友好型的水系电池。然而，ZIBs的工作电压仍然不是很理想，此外，Zn负极枝晶生长和腐蚀，以及析氢副反应也会导致水系ZIBs失效。安全的有机电解质为ZIBs的应用提供了新的可行性，其在电压高达3.8V的情况下可以实现在Zn负极上的可逆电沉积和高负极稳定性。然而，目前只有极少数正极材料可适应有机电解质。

近日，香港城市大学支春义教授报道了构建了一种转换型Zn-Se电池，得益于Se和ZnSe之间高度可逆的转化反应，它在有机电解质和水溶液电解质中都具有优异的性能。

文章要点

1）为了削弱缓慢的界面电荷转移和去溶剂化问题的影响，将Se限域在有序介孔碳（Se/CMK-3）复合材料中，并将其用作有机和水性体系的正极材料。

2）Zn-Se电池在有机体系中的容量为551 mAh g_Se^-1，在水体系中的容量为611 mAh g_Se^-1。详细的表征结果显示，Se和ZnSe之间存在明显的可逆转化。此外，所设计的Zn-Se电池在1 A g-1的两个体系中均具有优异的倍率性能和容量保持率（在有机和水体系中分别在500次循环和1000次循环后具有82.8%和80.3%的容量保持率）。

3）两种体系均具有极高的稳定放电平台和低电压极化，对整体放电容量做出了显著贡献。此外，这种Zn电池还具有破纪录的能量密度，水体系高达751 Wh Kg_Se^-1（375 Wh Kg_Se/CMK-3^-1），有机体系高达581 Wh Kg_Se^-1（290 Wh Kg_Se/CMK-3^-1）。

这项工作对设计具有高能量密度和稳定输出电压的高性能有机/水系ZIBs具有重要的指导意义。

参考文献

Z. Chen, F. Mo, T. Wang, Q. Yang, Z. Huang, D. Wang, G. Liang, Q. Li, A. Chen, Y. Guo, X. Li, J. Fan and C. Zhi, Zinc/Selenium Conversion Battery: A System Highly Compatible to both Organic and Aqueous Electrolytes, Energy Environ. Sci., 2021

DOI: 10.1039/D0EE02999H

https://doi.org/10.1039/D0EE02999H