低成本、安全、環保的可充水系鋅離子電池（ZIBs）有望成為可穿戴電子設備等應用領域的下一代儲能設備。然而，離子傳輸動力學遲緩以及離子嵌入脫出過程中電極結構的不穩定阻礙了其應用。

圖1 Bi₂Te₃@PPy的合成過程示意

西班牙加泰羅尼亞研究所Andreu Cabot、哈爾濱工業大學田艷紅、王尚、Qing Sun等提出了一種基于層狀金屬硫族化物（LMC）、碲化鉍（Bi₂Te₃）和聚吡咯（PPy）涂層的新型正極材料。

研究發現，利用PPy涂層的優勢，Bi₂Te₃@PPy復合材料具有很強的離子吸收親和力、高抗氧化性和高結構穩定性。因此，基于 Bi₂Te₃@PPy正極的ZIB具有高容量和超過5000次循環的超長壽命。即使在彎曲條件下，它們也具有出色的穩定性。

圖2 電化學機制研究

此外，作者還利用原位X射線衍射、X射線光電子能譜和和密度泛函理論（DFT）計算分析了其反應機理，并證明在水體系中，Zn²⁺并不像以前假設的那樣嵌入正極，相反，質子電荷儲存在這一過程中占主導地位。總之，這項工作不僅展示了LMC作為ZIB正極材料的巨大潛力和PPy涂層的優勢，還闡明了基于LMC的可充電ZIB的充放電機制。

圖3 柔性電池應用展示

A Layered Bi2Te3@PPy Cathode for Aqueous Zinc Ion Batteries: Mechanism and Application in Printed Flexible Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202305128