二次電池已在日常生活中廣泛使用，導致對長壽命和高能量堿金屬離子（Li⁺、Na₊、K⁺）電池的需求不斷增長。設計具有大通道和穩定結構的Na⁺和K⁺遷移電極材料至關重要，探索適用于堿金屬離子電池的合適電極仍然存在瓶頸。

在此，華南理工大學劉軍教授等人設計合成了一種出色的蛋黃殼ZnS@C納米棒電極，通過自犧牲模板方法引入了相當大的空隙空間。詳細的制備過程如下：首先，使用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）作為表面活性劑，通過傳統的水熱法獲得Zn₂GeO₄納米棒。之后，采用有機聚多巴胺（PDA）對獲得的納米棒進行均勻的表面包覆。

經過簡單的熱解后，PDA涂層外殼轉變為N摻雜碳，形成核殼型Zn₂GeO₄@C納米棒。最后，以Zn₂GeO₄@C為自犧牲模板，通過水熱硫化和選擇性溶解Ge源制得蛋黃殼ZnS@C。這種碳封裝的納米棒緩和了整體電子導電性，從而確保了快速的堿金屬離子/電子傳輸。此外，納米棒的多孔結構賦予了足夠的空隙空間以減輕由堿金屬離子的嵌入/脫出引起的體積應力。

圖1. 蛋黃殼ZnS@C納米棒形成的示意圖及表征

由于獨特的結構，這些蛋黃殼ZnS@C納米棒在鋰離子電池中實現了優異的倍率性能和循環性能（1.0 A g^-1下540次循環后容量為 740 mAh g^-1）。當用于鈉離子存儲時，蛋黃殼ZnS@C電極在1.0 A g^-1下進行100次循環后具有250.5 mAh g^-1的容量。作為紐扣型鉀離子電池負極時，ZnS@C電極實現了超長壽命，在1.0 A g^-1下5700次循環后提供211.1 mAh g^-1的高容量。

動力學分析表明，這些具有相當大贗電容貢獻的ZnS@C納米棒有利于快速鋰化/脫鋰。詳細的TEM和XRD分析表明，這種蛋黃殼ZnS@C負極是通過合金化過程實現的典型可逆轉化反應機制進行儲能。總之，這種合理的設計策略為開發優質儲能材料打開了一扇窗。

圖2. 用于鉀離子電池的蛋黃殼ZnS@C的電化學性能

Self-Sacrifice Template Construction of Uniform Yolk–Shell ZnS@C for Superior Alkali-Ion Storage, Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202200247