尽管已经报道了大量用于水系锌电池的嵌入正极材料,但有限的嵌入容量阻碍了实现更高的能量密度。香港城市大学支春义、南方科技大学刘玮书、上海交通大学姚振鹏等开发了一种基于BiSb合金(Bi0.5Sb0.5)的高性能水系锌电池,其使用高浓度强碱性聚电解质。图1 材料结构及形貌表征结合原位X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)表征,以及密度泛函理论计算,作者证明了该材料的转化溶解/沉积电化学机制(BiSb↔ Bi+SbO2− ↔ Bi+SbO3− ↔ Bi2O3)。BiSb正极实现了0.3 A g−1时512 mAh g−1的大容量、20 A g−1时90 mAh g−1的优越倍率能力和稳定的长期循环性(在0.5 A g−1下循环600次后保持184 mAh g−1的容量;在1 A g−1下循环1300次后保持130 mAh g−1的容量)。图2 基于准固态PANa水凝胶电解质的BiSb合金的电化学性能值得注意的是,即使在低至−10及−20°C时,在1 A g−1下其仍能分别提供210和197 mAh g−1 的容量。此外,制备的软包Zn/BiSb电池在0.3 A g−1时可提供303 Wh kg−1的高能量密度。当与高浓度聚电解液结合时,Zn/BiSb电池在宽温度范围内(−40至40°C)表现出优异的性能。该研究表明,金属正极以其独特的机理有望实现锌电池的高性能,其中合金是稳定金属电极循环的有效途径。图3 Zn/BiSb电池的转换溶解/沉积化学Stable bismuth-antimony alloy cathode with a conversion-dissolution/deposition mechanism for high-performance zinc batteries. Materials Today 2021. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.09.023