哈工大AM：用于水系锌离子电池的层状Bi2Te3@PPy正极

低成本、安全、环保的可充水系锌离子电池（ZIBs）有望成为可穿戴电子设备等应用领域的下一代储能设备。然而，离子传输动力学迟缓以及离子嵌入脱出过程中电极结构的不稳定阻碍了其应用。

图1 Bi₂Te₃@PPy的合成过程示意

西班牙加泰罗尼亚研究所Andreu Cabot、哈尔滨工业大学田艳红、王尚、Qing Sun等提出了一种基于层状金属硫族化物（LMC）、碲化铋（Bi₂Te₃）和聚吡咯（PPy）涂层的新型正极材料。

研究发现，利用PPy涂层的优势，Bi₂Te₃@PPy复合材料具有很强的离子吸收亲和力、高抗氧化性和高结构稳定性。因此，基于 Bi₂Te₃@PPy正极的ZIB具有高容量和超过5000次循环的超长寿命。即使在弯曲条件下，它们也具有出色的稳定性。

图2 电化学机制研究

此外，作者还利用原位X射线衍射、X射线光电子能谱和和密度泛函理论（DFT）计算分析了其反应机理，并证明在水体系中，Zn²⁺并不像以前假设的那样嵌入正极，相反，质子电荷储存在这一过程中占主导地位。总之，这项工作不仅展示了LMC作为ZIB正极材料的巨大潜力和PPy涂层的优势，还阐明了基于LMC的可充电ZIB的充放电机制。

图3 柔性电池应用展示

A Layered Bi2Te3@PPy Cathode for Aqueous Zinc Ion Batteries: Mechanism and Application in Printed Flexible Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202305128