支春义Angew：用于水系锌离子电池的拓扑半金属Co3Sn2S2正极

具有高电导率和接近费米能级的合适载流子密度的拓扑半金属因其受拓扑保护的表面状态而成为电化学储能的诱人候选材料。

香港城市大学支春义等报道了一种用于水系锌离子电池(AZIBs)的拓扑半金属Co₃Sn₂S₂正极，其具有接近1.5 V的明显放电平台。然后通过进一步引入少量Sn空位，提高了储锌能力。

图1 材料结构及形貌表征

Sn空位会导致更多的Zn²⁺内置通道和活性位点，这可促进电荷存储动力学（Zn²⁺扩散速率和电子转移速率）并提高Zn²⁺存储能力。活性位点的增加有助于增强电容行为。

Co₃Sn₂S₂正极在0.2 A g^-1时的比能量为394 Wh kg_-1（容量为343.8 mAh g^-1），在5 A g^-1时的比功率大于4900 W kg^-1。该电池在1 A g^-1下循环2970次后仍保持193.8 mAh g^-1的容量。

图2 Zn//Co₃Sn_2-xS₂的电化学性能

此外，得益于Co₃Sn_1.8S₂和Zn_xCo₃Sn_1.8S₂在较低温度下较好的导电性，制备的准固态Co₃Sn_1.8S₂//Zn电池即使在-30 °C下也能提供优异的倍率性能（126 mAh g^-1 at 0.6 A/g）和优异的循环稳定性，其在-10 °C和2 A/g下循环超过3000次后仍保持初始容量的85%。

这项工作通过利用拓扑保护的表面状态、结合空位和协同受益，为设计新型电极材料提供了新的见解。

图3 Zn//Co3Sn1.8S2电池的低温性能

Vacancy Modulating Co3Sn2S2 Topological Semimetal for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202111826

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支春义Angew：用于水系锌离子电池的拓扑半金属Co3Sn2S2正极

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