可充电水系锌离子电池因其低成本、高理论容量、高安全性等优势而引起了广泛关注。其中正极材料在整个电池体系中发挥着重要的作用。然而，目前的大多数正极材料都存在着导电性差、锌离子在其中的扩散动力学行为缓慢等问题。尽管正极材料MoS₂的开放式层状结构有利于锌离子的插入，但差的导电性和不活跃的基面依然限制了其在水系锌离子电池中的发展。

构建合适的导电网络异质结构能够缓解以上问题。这是因为异质结构的内生电场可以作为电荷转移力，有效促进电子的转移。金属性质的1T-MoS₂具有大的层间距和高的导电性，是水系锌离子电池正极材料的理想候选者。此外，新兴的Ti₃C₂ MXene自问世以来一直因其表面官能团丰富、层间距可调、电子导通能力强而在电池领域有着广泛的应用。因而构建1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene的异质结构有望提高整体的导电性和改良MoS₂的惰性基面，从而在水系锌离子电池中实现更高效的充放电目标。

近日，重点实验讲座教授、华中科技大学高义华教授团队在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Ultrastable and ultrafast 3D charge-discharge network of robust chemically coupled 1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene heterostructure for aqueous Zn-ion batteries”的研究文章。该工作设计了一种新型的1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene充放电网络异质结构。研究发现，扩大层间距后的1T-MoS₂和高导电性的Ti₃C₂ MXene之间形成了牢固耦合的化学键，因而1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene异质结构具有良好的导电性和环境稳定性。此外，1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene异质结构由于具有小的尺寸效应和良好的亲水性而有效的促进了电解液的渗透，进而提高了电池的容量及能量效率。电化学测试结果显示，1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene的放电容量在0.10 A g⁻¹时达到了284.3 mAh g⁻¹且在10.00 A g⁻¹时为105.2 mAh g⁻¹，有着高的倍率性能。电池在经过3000次循环后容量保留率为93.2%，展现出优异的循环稳定性。高倍率性能来源于Ti₃C₂ MXene的快速电子和离子传输能力。长期循环稳定性得益于1T-MoS₂和Ti₃C₂ MXene在三维互连网络中的高效协同作用。另外，采用1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene构建的柔性可穿戴准固态锌离子电池在不同弯曲条件下也表现出稳定的电化学性能。桂林理工大学材料科学与工程学院为第一单位，我院联合培养研究生龙飞为第一作者，该工作有望为二维材料作为锌离子电池的高性能阴极材料提供新的思路（原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140539）。

图1. 1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene 三维充放电网络异质结构示意图。

图2. 2H-MoS₂ (a, b, c, d)、1T-MoS₂ (e, f, g, h)、2H-MoS₂/Ti₃C₂ MXene (i, j, k, l)、1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene (m, n, o, p) 的微观形貌。

图3. 2H-MoS₂、1T-MoS₂、2H-MoS₂/Ti₃C₂ MXene、1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene的电化学性能。

图4. 1T-MoS₂/Ti₃C₂ MXene正极的储能机理。

图5. 柔性可穿戴准固态锌离子电池的展示。