AFM：一种用于冷冻电解质中超快质子储存的新型层状WO3

水质子电池/赝电容器是下一代电化学储能的有希望的候选者。然而，由于缺乏促进质子快速传输和储存的合适电极材料，阻碍了它们的发展。在此，提出了一种通过从Aurivillius Bi2WO6离子蚀刻得到具有更大层间距的开放层状含水氧化钨（WO3·nH2O）。特别是，WO3·nH2O电极具有独特的多层纳米结构，并表现出优异的速率性能（在1000 mV s−1下为254 F g−1，超过了大多数已知的碳基电极材料）。原位X射线衍射结合晶体学研究表明，具有可忽略结构应变的开放层状结构能够在电化学反应期间快速且可逆地（脱）嵌入质子。此外，还制备了在−40至25°C的宽温度范围内工作的全质子赝电容器（普鲁士蓝类似物//WO3·nH2O）。即使在−20°C的固相电解质中，该装置也能提供70%的室温电容和稳定循环，在5000次循环中电容衰减可忽略不计。这项研究为设计具有层状结构的电极材料提供了一种有价值的策略，用于在低温下开发高性能水系质子电池/赝电容器。

图1 a） WO3∙nH2O制备路线示意图。b） Bi2WO6和WO3∙nH2O的XRD图谱及峰鉴定。c）Bi2WO6和d）WO3∙nH2O的SEM图。e）WO3∙nH2O颗粒f）WO3⋅nH2O片的TEM图像，和g）WO3∕nH2O的高分辨率TEM图像。

图2 WO3∙0.85H2O电极的电化学性能。

图3 WO3∙0.85H2O电极在质子（脱）嵌入过程中的结构演变

图4 CuHCF//WO3∙0.85H2O非对称质子赝电容器的室温电化学性能

图5 a–c）0.5 m H2SO4电解质的表征。d、 e）CuHCF//WO3∙0.85H2O赝电容器在不同温度下的电化学性能。

来源：Di Wang, Tiezhu Xu, Miaoran Zhang, Zhenghong Ren, Hao Tong, Laifa Shen，A Novel Layered WO3 Derived from An Ion Etching Engineering for Ultrafast Proton Storage in Frozen Electrolyte，Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2211491，https://doi.org/10.1002/adfm.202211491