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水系鋅離子電池(AZIBs)因其資源豐富、材料成本低、安全性高等優點而受到廣泛關注。然而，鋅金屬負極對腐蝕和析氫的敏感性限制了其進一步的實際應用。用插層型負極材料代替金屬鋅并構建搖椅型電池可能是顯著延長AZIBs循環壽命的有效方法。

在此，華中科技大學大黃云輝教授&李真教授團隊通過簡單的氧化還原反應呈現出具有不同晶相結構的硒化銅作為AZIBs的負極。通過對不同硒化銅相的比較分析，發現立方Cu_2-xSe表現出優異的結構穩定性和高度可逆的Zn²⁺貯存。理論計算結果進一步表明，立方Cu_2-xSe具有更高的電導率、更高的Zn²⁺吸附能和更低的擴散勢壘，從而促進Zn²⁺離子的儲存可逆性和(脫)插動力學。

圖1. 電池性能對比

總之，該工作通過快速氧化還原反應合成了具有不同相結構的硒化銅，并將其用作水系ZIB的負極。綜合理論計算和電化學結果表明，立方Cu_2-xSe電極比六方CuSe電極具有優異的穩定性、更好的導電性和更低的Zn²⁺擴散勢壘。

結果顯示，即使在5.6 mA cm^-2下經過3250次循環(>4100 h)后，Cu_2-xSe電極仍表現出3.1 mAh cm^-2的高可逆容量，并且在26 mA cm^-2下的累積容量高達 26 A h cm^-2，優于最先進的替代鋅負極。具有MnO₂/CNT陰極的全電池表現出高可逆容量和在N/P≈1.53時超過1500次循環的長循環壽命。這項工作提供了一種具有巨大潛力的無鋅金屬負極材料，為推動AZIBs在大規模儲能領域的應用邁出了堅實的一步。

圖2. 全電池性能

Phase Engineering of Nonstoichiometric Cu2–xSe as Anode for Aqueous Zn-Ion Batteries ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c06361

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黃云輝/李真ACS Nano：非化學計量 Cu2-xSe 作為水系鋅離子電池負極

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