张培新/马定涛Angew.：全气候、高能量/功率密度和耐用的锌离子电池

存储动力学缓慢和性能不足是限制用于锌离子存储的过渡金属二硫族化合物（TMDs）的主要挑战，尤其是在极端温度条件下。

图1 集成调制概念的示意图

深圳大学张培新、马定涛等报道了一种一步水热剥离方法，以解锁全向存储动力学增强的多孔VSe_2-x·nH₂O材料作为有前景的全气候Zn²⁺主体，这是通过在多尺度上剪裁VSe₂的界面结构实现的。

理论研究证实，协同缺陷工程和H₂O嵌入可以显著提高界面Zn²⁺的捕获能力，降低层间Zn²⁺的扩散能垒。然后，作者通过多种原位/非原位技术揭示了界面吸附-螯合-赝电容存储机制。电化学性能测试表明，多孔VSe_2-x·nH₂O正极在水系电解液和固态电解质体系中都能表现出优异的宽温度（-40～60℃）适应性。

图2 常温电化学性能

当在水系电池中工作时，即使在10A g^-1下进行5000次循环后，它也可以保持173 mAh g^-1的高比容量。此外，在室温下还可以实现超高倍率性能和290 Wh kg^-1的最大能量密度和15.8 kW kg^-1的功率密度。出乎意料的是，当在20A g^-1的更高电流密度下，即使在60℃和-20℃的极端环境下，仍然可以分别提供360和122 mAh g^-1的高比容量。

除此之外，耐用的固态电池也可以在0到-40℃的低温条件下制备。在1A g-1和-20℃下1600次循环后，可以保持243 mAh g^-1的高比容量。这项工作有望提供一个新的视角，通过多尺度界面结构集成调制来延长层状正极材料的存储极限，并促进宽温度范围内高性能锌离子电池的发展。

图3 宽温电化学性能

Unlocking the Interfacial Adsorption-Intercalation Pseudocapacitive Storage Limit to Enabling All-Climate, High Energy/Power Density and Durable Zn-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202304400

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张培新/马定涛Angew.：全气候、高能量/功率密度和耐用的锌离子电池

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