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新聞網(wǎng)訊 近日,，紡織服裝學院非織造研究院寧新教授團隊成員何宏偉、任曉川在柔性水系鋅離子電池（ZIB）領(lǐng)域取得重大研究進展，相關(guān)成果以“Cation Defect-Engineered Boost Fast Kinetics of Two-Dimensional Topological Bi₂Se₃ Cathode for High-Performance Aqueous Zn-Ion Batteries”為題,，在國際頂級期刊Advanced Materials（Adv. Mater., 2023, 2306269）發(fā)表,，期刊影響因子29.4。青島大學為第一完成單位,，何宏偉,、任曉川與澳大利亞伍倫貢大學Nana Wang為共同通訊作者，該工作得到國家自然科學基金,、國家重點研發(fā)計劃、山東省自然科學基金,，青島大學科研啟動經(jīng)費等的資助支持,。

水系鋅離子電池（ZIBs）的挑戰(zhàn)在于找到合適的正極材料，提供高的容量和快速的離子存儲動力學,。與目前常用的金屬氧化物正極相比,，硒化鉍（Bi₂Se₃）拓撲絕緣體具有表面金屬態(tài)帶來的高導電性貢獻、良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)勢,。然而,，由于鋅離子電池中二價載流子與正極基體間大的晶格庫侖勢場導致離子輸運能力不足，塊體硒化鉍體相半導體特性造成的電子導電性不高等缺陷,，普通硒化鉍正極仍然不能滿足智能可穿戴儲能應用中的高載量設計需求,。基于此,，本文通過一步水熱法構(gòu)建了具有豐富的鉍陽離子空位二維Cu-Bi_2-xSe₃納米片正極材料,。研究顯示，富陽離子空位的Cu-Bi_2-xSe₃納米片（4 nm）因大的表面拓撲金屬態(tài)貢獻表現(xiàn)出更高的電子導電性,，同時實現(xiàn)了增強的體相導電性,，且DFT計算表明，豐富的陽離子空位可以顯著降低鋅離子的輸運能壘,，提高載流子的可逆快速存儲,。因此，通過此“一石三鳥”的簡單設計策略,，同時提高了Bi₂Se₃正極的離子和電子傳輸能力,，從而實現(xiàn)電極材料優(yōu)異的長循環(huán)壽命、大倍率和高載量性能,。此外,，在固態(tài)纖維鋅離子電池的可穿戴應用上，電池表現(xiàn)出高的柔韌性和可編織性,，體現(xiàn)其良好的應用潛力,。