近期，化學與材料科學院張道洪教授、王秋凡副教授團隊在柔性水系鋅離子電池領域取得了新的研究進展。11月4日，研究成果以Anchoring unique Bi₂Te₃-BiPO₄ heterostructure on porous N, S co-doped carbon nanorods for advanced Zn-ion batteries為題，發表在國際權威期刊Advanced Functional Materials《先進功能材料》上（文章鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202512019）。王秋凡副教授和武漢工程大學研究生趙子皓為論文第一作者，張道洪教授和武漢工程大學陳蘇芳教授為論文通訊作者，我校為第一通訊單位。

過渡金屬硫族化合物因其層狀結構和高理論容量，已成為水系鋅離子電池中較有前景的陰極候選材料。然而，其電化學反應過程中受到電導率不足和體積膨脹大的挑戰，嚴重影響了電池的循環穩定性和快速充放電性能。

我校此項研究以溶劑熱法制備了Bi-1,3,5-苯三羧酸（Bi-BTC）納米棒，并在Bi-BTC納米棒上成功地包覆了聚磷腈層（表示為Bi-BTC@PZS），N₂氣氛中高溫碲化得到了N, S共摻雜的多孔碳納米棒（Bi₂Te₃-BiPO₄@NSC）。通過構建具有內建電場的異質結構，顯著增強了電極本征電導率，且多孔結構為Zn²⁺傳輸提供了更為高效的通道，有效地緩解了動力學緩慢和結構退化的問題。實驗結果和理論計算表明，異質結電極具有較低的帶隙，降低了離子擴散阻力。這些調控手段使得Bi₂Te₃-BiPO₄@NSC展現出高可逆容量（0.2 A g^-1時為458.2 m Ah g^-1）、卓越的倍率性能及優異的循環穩定性。通過引入BiPO₄誘導Zn²⁺和H⁺的吸附能協同增強，揭示了Zn²⁺/H⁺共插層的雙離子存儲機理。該項研究構筑了一種新型的層狀異質結陰材材料，為開發高性能、安全和穩定的鋅離子電池提供了一種有前景的解決方案。

Bi₂Te₃-BiPO₄@NSC異質結電極制備過程及其電化學性能優勢。化材學院供圖

張道洪教授領銜的超支化聚合物團隊入選了湖北省自然科學創新群體、湖北省科技創新團隊和國家民委創新團隊。團隊聚焦新能源風電與汽車用關鍵材料以及能源存儲與轉化材料開展基礎與應用研究，已主持國家自然科學基金區域聯合重點項目/面上/青年項目20余項，獲授權國際、國家發明專利80余件。獲湖北省科學技術發明獎一等獎2項、中國石油和化學工業聯合會科學技術發明獎一等獎2項。

王秋凡副教授長期從事電化學能源材料與水系儲能器件的研究，包括超級電容器、水系鋅離子電池、銨離子電池與柔性可穿戴傳感器等領域。近年來主持國家自然科學基金項目、湖北省自然科學基金聯合基金項目、武漢市知識創新專項曙光計劃項目以及中央高校業務經費專項4項等。以第一作者或通訊作者在ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Nano Lett.、Small、Nano Res.、Chem. Commun.等期刊發表研究論文50余篇。