邰仁忠/李晓龙/朱大明ACS Nano: 一种超平坦、长放电平台的质子主导型可逆水系锌电池

水系锌电池（AZBs）因其成本低、安全性高，被认为是大规模储能技术中最有前途的候选电池技术。然而，目前开发的AZBs正极往往受到多价离子和复杂多相电化学的强烈电荷排斥，导致循环寿命不足、不切实际的高斜率放电剖面等缺点。

在此，中国科学院上海应用物理研究所邰仁忠、李晓龙、朱大明等人展示了以超薄Bi₂O₂Se纳米片 (BOSN) 作为正极材料的质子主导的AZBs。O^2-和Se^2-的协同组合可以提高弱酸性电解液中对质子的亲和力和电极稳定性。

由于质子的超小尺寸，这种以质子为主的正极提供了一个超平坦的放电平台（72% 的容量比例），并且在1 A g^-1的条件下2300 次循环后表现出90.64% 的长期循环能力。

图1. AZBs中BOSN正极的电化学性能

进一步的原位同步加速器 XRD、异位XPS表征和DFT计算证实了关于高度可逆质子插入/提取过程的能量存储机制。

受益于质子主导的快速动力学，即使在−5 °C的结冰条件下，电池的低温性能也达到了84 mA h g^-1，并且可以稳定工作到−15°C，平台容量比例为81.5%。这项工作为 AZBs 的高性能电极材料提供了潜在的设计。

图2. BOSN 电极电荷存储机制的研究

Proton-Dominated Reversible Aqueous Zinc Batteries with an Ultraflat Long Discharge Plateau, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04636