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具有高電導(dǎo)率和接近費(fèi)米能級(jí)的合適載流子密度的拓?fù)浒虢饘僖蚱涫芡負(fù)浔Ｗo(hù)的表面狀態(tài)而成為電化學(xué)儲(chǔ)能的誘人候選材料。

香港城市大學(xué)支春義等報(bào)道了一種用于水系鋅離子電池(AZIBs)的拓?fù)浒虢饘貱o₃Sn₂S₂正極，其具有接近1.5 V的明顯放電平臺(tái)。然后通過(guò)進(jìn)一步引入少量Sn空位，提高了儲(chǔ)鋅能力。

圖1 材料結(jié)構(gòu)及形貌表征

Sn空位會(huì)導(dǎo)致更多的Zn²⁺內(nèi)置通道和活性位點(diǎn)，這可促進(jìn)電荷存儲(chǔ)動(dòng)力學(xué)（Zn²⁺擴(kuò)散速率和電子轉(zhuǎn)移速率）并提高Zn²⁺存儲(chǔ)能力。活性位點(diǎn)的增加有助于增強(qiáng)電容行為。

Co₃Sn₂S₂正極在0.2 A g^-1時(shí)的比能量為394 Wh kg_-1（容量為343.8 mAh g^-1），在5 A g^-1時(shí)的比功率大于4900 W kg^-1。該電池在1 A g^-1下循環(huán)2970次后仍保持193.8 mAh g^-1的容量。

圖2 Zn//Co₃Sn_2-xS₂的電化學(xué)性能

此外，得益于Co₃Sn_1.8S₂和Zn_xCo₃Sn_1.8S₂在較低溫度下較好的導(dǎo)電性，制備的準(zhǔn)固態(tài)Co₃Sn_1.8S₂//Zn電池即使在-30 °C下也能提供優(yōu)異的倍率性能（126 mAh g^-1 at 0.6 A/g）和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，其在-10 °C和2 A/g下循環(huán)超過(guò)3000次后仍保持初始容量的85%。

這項(xiàng)工作通過(guò)利用拓?fù)浔Ｗo(hù)的表面狀態(tài)、結(jié)合空位和協(xié)同受益，為設(shè)計(jì)新型電極材料提供了新的見解。

圖3 Zn//Co3Sn1.8S2電池的低溫性能

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

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支春義Angew：用于水系鋅離子電池的拓?fù)浒虢饘貱o3Sn2S2正極

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