水系鋅電池（AZBs）因其成本低、安全性高，被認為是大規模儲能技術中最有前途的候選電池技術。然而，目前開發的AZBs正極往往受到多價離子和復雜多相電化學的強烈電荷排斥，導致循環壽命不足、不切實際的高斜率放電剖面等缺點。

在此，中國科學院上海應用物理研究所邰仁忠、李曉龍、朱大明等人展示了以超薄Bi₂O₂Se納米片 (BOSN) 作為正極材料的質子主導的AZBs。O^2-和Se^2-的協同組合可以提高弱酸性電解液中對質子的親和力和電極穩定性。

由于質子的超小尺寸，這種以質子為主的正極提供了一個超平坦的放電平臺（72% 的容量比例），并且在1 A g^-1的條件下2300 次循環后表現出90.64% 的長期循環能力。

圖1. AZBs中BOSN正極的電化學性能

進一步的原位同步加速器 XRD、異位XPS表征和DFT計算證實了關于高度可逆質子插入/提取過程的能量存儲機制。

受益于質子主導的快速動力學，即使在?5 °C的結冰條件下，電池的低溫性能也達到了84 mA h g^-1，并且可以穩定工作到?15°C，平臺容量比例為81.5%。這項工作為 AZBs 的高性能電極材料提供了潛在的設計。

圖2. BOSN 電極電荷存儲機制的研究

Proton-Dominated Reversible Aqueous Zinc Batteries with an Ultraflat Long Discharge Plateau, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04636