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具有優(yōu)異導電性和超高體積比容量的Te基材料是高性價比的水系鋅電池的研究熱點。然而，構建具有輕度體積膨脹和抑制穿梭效應的功能結構，從而延長壽命，對于轉(zhuǎn)換型材料來說仍然是一個挑戰(zhàn)。

在此，湖南大學朱智強教授、顏子超等人合理設計了碳包覆碲化鋅納米線(ZnTe@C NWs)作為水鋅電池的高性能正極材料。

碳包覆的一維納米結構不僅可以為電子和離子提供優(yōu)化的傳輸路徑，還可以在體積變化時保持結構的完整性，抑制中間體的溶解，從而提高ZnTe@C NWs的循環(huán)穩(wěn)定性和反應動力學。

圖1. ZnTe@C NWs的結構表征

總之，該工作提出了碳包覆的一維納米結構，可以延長水鋅電池的壽命并優(yōu)化轉(zhuǎn)化型ZnTe電極材料的反應動力學。

研究表明，一維ZnTe@C NWs的設計縮短了電子和離子的傳遞路徑，可以有效地提高反應活性，加快反應動力學。其次，薄碳層既能提高ZnTe的電子導電性，又能很好地適應體積變化，抑制活性物質(zhì)的溶解。

最后該材料實現(xiàn)了ZnTe的可逆六電子轉(zhuǎn)換機制(從ZnTe到Te和Te到TeO₂)，具有超高的理論容量(高達829mAh g^-1)。

具體而言，本文設計的碳包覆一維納米結構保證了結構的完整性，抑制了循環(huán)過程中粒子粉碎和穿梭效應導致的活性物質(zhì)損失，為設計先進的水系電池轉(zhuǎn)化型材料提供了新的思路。

圖2. 電池性能

Rationally Designed ZnTe@C Nanowires with Superior Zinc Storage Performance for Aqueous Zn Batteries, Small 2023 DOI: 10.1002/smll.202304916

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朱智強/顏子超Small：具有優(yōu)異儲鋅性能的ZnTe@C納米線用于水系鋅電池