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近日，竞彩足球比分-竞彩足球比分预测 韩炜教授领导的团队，联合中国科竞彩足球比分 王丽丽教授团队和昆士兰科技大学孙子琪教授团队，提出了电容增强电池（CEB）的概念，该概念将传统电池的高能量密度与超级电容器的快速充放电动力学相结合。该研究利用 超大片层MXene 和 BiZnS复合材料，构建了 C@BiZnS@V₄C₃异质结构。通过解决离子迁移缓慢的固有挑战，并为高能量与高功率提供动态机制，本研究为下一代钠离子储能系统打下了基础。相关成果以“Capacitance-Enhanced Battery: Integrating High-Density Battery Capacity with Supercapacitive Swiftness in an Ultra-Large MXene Architecture”为题，于2025年7月30日在线发表于 《先进材料》（DOI: //doi.org/10.1002/adma.202508336）。

钠离子电池（SIB）因地球资源丰富、成本低廉而受到广泛关注，但其大离子半径导致迁移动力学较慢，限制了在高功率应用中的表现。传统钠电池虽能提供高能量密度，却难以满足快速充放电需求；而超级电容器具备极速响应，却在能量存储方面相对不足。近年来，MXene 材料因其金属性导电性、可调表面官能团及高比表面积被视为超级电容电极的理想候选；与此同时，Bi₂S₃和 ZnS 异质结构凭借合金化与转化反应的高理论容量，在钠离子存储领域展现出巨大潜力。将二者有机结合，有望在单一电极中同时实现深层法拉第存储与表面吸附——真正桥接电池与超级电容器的性能鸿沟。

图1. C@BiZnS@V₄C₃（CEB）异质结构及双机制储能示意

CEB概念通过动态双机制反应实现能量存储：在低电流密度下，电极主要表现为电池模式，其中钠离子合金化和转化反应 在BiZnS框架内进行，从而实现高能量存储。通过原位XRD和TEM研究，机理揭示了Na₃Bi和NaBi与BiZnS框架的合金化反应，在放电过程中形成Na₂S，确保了高能量保持。

图2. CEB的密度泛函理论计算

随着电流密度的增加，电极的电化学行为转变为超级电容器模式。这个过程通过超大片层MXene片表面和界面的快速钠离子吸附与脱附实现，得益于V₄C₃MXene的卓越导电性和表面积，使离子能够快速传输并积累电荷。BiZnS的高容量、ZnS的结构稳定性与MXene的快速电子转移性能的协同作用，确保了 能量功率平衡 的优势。

图3. CEB的电化学性能验证

该双重功能机制使 C@BiZnS@V₄C₃复合材料 在 100 Ag⁻¹下展现出 270.4 mAh/g 的比容量，并在 20 Ag⁻¹下保持了超过 10,000圈 的卓越耐久性。这些结果验证了 CEB概念 是实现钠离子电池高能量存储容量与快速充放电性能的创新方法。

文章第一作者为吉林大学韩炜课题组博士后李依霖。通讯作者为竞彩足球比分-竞彩足球比分预测 韩炜教授、中科院半导体所王丽丽研究员、昆士兰科技大学孙子琪教授。该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的大力支持。

全文链接：

//doi.org/10.1002/adma.202508336