水系鋅離子電池正極材料碲化鉍層間質子可逆輸運的原位觀測

彭 磊 王 娟 何 燕 楊 科

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海201800）

2（中國科學院大學 北京100049）

3（中國科學院上海高等研究院 上海同步輻射光源 上海201204）

可再生能源的開發是當今社會一直備受關注的熱點問題之一。其中，建立大規模的能源存儲設備（例如可充電電池）是可再生能源開發一個重要研究方向。鋰離子電池（LIBs）因能量密度高、循環穩定性好已在我們日常能源使用中占據主導地位，然而有機系電解液使用中存在的安全隱患問題［1-3］，以及鋰資源開采成本的不斷增高造成鋰離子電池價格的持續增長，限制了鋰離子電池的大規模商業應用。因此，急需研發新型的綠色二次電池來逐步替代LIBs。其中，使用不可燃的水系電解液的鋅離子電池（ZIBs）被認為是最具有發展前景的儲能電池之一［4-7］。水系鋅離子電池正極材料種類繁多，常見的有錳基材料［8-10］、釩基化合物［11-13］和普魯士藍類似物［14-15］等。然而，容量低、結構變形、電壓平臺低等缺點削弱了這些新型正極材料的廣泛應用［16］。例如，錳基材料在循環過程中易發生溶解，且放電過程中會發生相轉變［17-18］，釩基材料在放電過程中活性物質會快速溶解，且電壓平臺較低［19，13］，普魯士藍類似物具有高放電電壓（1.7 V），但其放電比容量一般不足130 mAh·g-1［20］。目前可用的正極材料的性能均不太理想，因此，研制高性能的鋅離子電池正極材料對于水系鋅離子電池的發展與應用尤為重要。

近年來，二維半導體納米結構因其獨特的物理性質及其在……