黄云辉/李真ACS Nano：非化学计量 Cu2-xSe 作为水系锌离子电池负极

水系锌离子电池(AZIBs)因其资源丰富、材料成本低、安全性高等优点而受到广泛关注。然而，锌金属负极对腐蚀和析氢的敏感性限制了其进一步的实际应用。用插层型负极材料代替金属锌并构建摇椅型电池可能是显著延长AZIBs循环寿命的有效方法。

在此，华中科技大学大黄云辉教授&李真教授团队通过简单的氧化还原反应呈现出具有不同晶相结构的硒化铜作为AZIBs的负极。通过对不同硒化铜相的比较分析，发现立方Cu_2-xSe表现出优异的结构稳定性和高度可逆的Zn²⁺贮存。理论计算结果进一步表明，立方Cu_2-xSe具有更高的电导率、更高的Zn²⁺吸附能和更低的扩散势垒，从而促进Zn²⁺离子的储存可逆性和(脱)插动力学。

图1. 电池性能对比

总之，该工作通过快速氧化还原反应合成了具有不同相结构的硒化铜，并将其用作水系ZIB的负极。综合理论计算和电化学结果表明，立方Cu_2-xSe电极比六方CuSe电极具有优异的稳定性、更好的导电性和更低的Zn²⁺扩散势垒。

结果显示，即使在5.6 mA cm^-2下经过3250次循环(>4100 h)后，Cu_2-xSe电极仍表现出3.1 mAh cm^-2的高可逆容量，并且在26 mA cm^-2下的累积容量高达 26 A h cm^-2，优于最先进的替代锌负极。具有MnO₂/CNT阴极的全电池表现出高可逆容量和在N/P≈1.53时超过1500次循环的长循环寿命。这项工作提供了一种具有巨大潜力的无锌金属负极材料，为推动AZIBs在大规模储能领域的应用迈出了坚实的一步。

图2. 全电池性能

Phase Engineering of Nonstoichiometric Cu2–xSe as Anode for Aqueous Zn-Ion Batteries ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c06361

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黄云辉/李真ACS Nano：非化学计量 Cu2-xSe 作为水系锌离子电池负极

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