可充电水系锌离子电池（AZIBs）因其环保和高安全性而受到广泛关注。但其实际应用受到锌负极库仑效率和稳定性较差的限制。
近日，武汉大学付磊教授，曾梦琪副教授，中科院上海高等研究院Daming Zhu，Yong Wang报道了设计了一种硫化铜（CuS）/十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）超晶格作为一种转换型负极用于AZIBs。
文章要点
1）在这种超晶格,由于CTAB的长链分子(2.6 nm)和带正电的端基CTAB （C19H42N+）, CTAB层可以扩大夹层间距2.4 nm(001)面和诱导电荷再分配,这有效地削弱库仑斥力和促进Zn2+扩散。此外，CTAB层还可作为层间支柱，保持结构稳定。由于高反应活性，有利于Cu离子在转化过程中生长成更大的Cu颗粒，进而发生体积膨胀。CTAB间隔物可以释放应变，避免纳米铜颗粒的聚集，保证转化反应的可逆性。因此，CuS/CTAB超晶格表现出优异的Zn2+存储性能，包括高倍率容量和长期循环稳定性，优于以往的报道。
2）得益于出色的电化学性能，采用CuS-CTAB超晶格负极和普鲁士蓝类似物（PBA，ZnxFeCo(CN)6）正极的全电池具有高比容量（159.7 mA h g−1，1A g−1）和长寿命（10 A g−1，3,000次循环）。研究人员论证了CuS/CTAB超晶格在软封装AZIB中的实际应用，展示了一种极具潜力的刚性储能器件。
3）研究人员通过operando同步X射线衍射（SXRD）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）和X射线吸收光谱（XAS）揭示了高度可逆转化反应的电荷储存机理。
参考文献
Jiaqian Zhang, et al, A Superlattice-Stabilized Layered CuS Anode for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c05725
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05725
