2025年11月4日，我院张道洪教授/王秋凡副教授团队在柔性水系锌离子电池领域取得了新的研究进展，研究成果以“Anchoring unique Bi₂Te₃-BiPO₄ heterostructure on porous N, S co-doped carbon nanorods for advanced Zn-ion batteries”为题发表在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》上。我院王秋凡副教授和武汉工程大学研究生赵子皓为论文第一作者，张道洪教授和武汉工程大学陈苏芳教授为论文通讯作者，中南民族大学为第一通讯单位。

过渡金属硫族化合物因其层状结构和高理论容量，已成为水系锌离子电池中较有前景的阴极候选材料。然而，其电化学反应过程中受到电导率不足和体积膨胀大的挑战，严重影响了电池的循环稳定性和快速充放电性能。

图1. Bi₂Te₃-BiPO₄@NSC异质结电极制备过程及其电化学性能优势

本研究以溶剂热法制备了Bi-1,3,5-苯三羧酸（Bi-BTC）纳米棒，并在Bi-BTC纳米棒上成功地包覆了聚磷腈层（表示为Bi-BTC@PZS），N₂气氛中高温碲化得到了N, S共掺杂的多孔碳纳米棒（Bi₂Te₃-BiPO₄@NSC）。通过构建具有内建电场的异质结构，显著增强了电极本征电导率，且多孔结构为Zn²⁺传输提供了更为高效的通道，有效地缓解了动力学缓慢和结构退化的问题。实验结果和理论计算表明，异质结电极具有较低的带隙，降低了离子扩散阻力。这些调控手段使得Bi₂Te₃-BiPO₄@NSC展现出高可逆容量（0.2 A g^-1时为458.2 m Ah g^-1）、卓越的倍率性能及优异的循环稳定性。通过引入BiPO₄诱导Zn²⁺和H⁺的吸附能协同增强，揭示了Zn²⁺/H⁺共插层的双离子存储机理。本研究构筑了一种新型的层状异质结阴材材料，为开发高性能、安全和稳定的锌离子电池提供了一种有前景的解决方案。

张道洪教授领衔的超支化聚合物团队入选了湖北省自然科学创新群体、湖北省科技创新团队和国家民委创新团队。团队聚焦新能源风电与汽车用关键材料以及能源存储与转化材料开展基础与应用研究，已主持国家自然科学基金区域联合重点项目/面上/青年项目20余项，获授权国际、国家发明专利80余件。获湖北省科学技术发明奖一等奖2项、中国石油和化学工业联合会科学技术发明奖一等奖2项。

王秋凡副教授长期从事电化学能源材料与水系储能器件的研究，包括超级电容器、水系锌离子电池、铵离子电池与柔性可穿戴传感器等领域。近年来主持国家自然科学基金项目、湖北省自然科学基金联合基金项目、武汉市知识创新专项曙光计划项目以及中央高校业务经费专项4项等。以第一作者或通讯作者在ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Nano Lett.、Small、Nano Res.、Chem. Commun.等期刊发表研究论文50余篇。

文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202512019

作者：查智元   责编：杨梦莹    审核：祁帆    发布：张朝冲   发布时间：2025-11-07