随着能源危机和环境问题的日益加剧，探索更先进的储能系统具有重要意义。在现有技术中，可充电水体系锌离子电池（AZIBs）因其高理论比容量（820 mAh g?1和5855 mAh cm?3）、适宜的电极电势（?0.762 V vs. SHE）、成本低廉、固有安全性及环境友好性等优点，被认为是大规模储能应用的有吸引力候选者[1], [2], [3]。尽管具有上述优势，采用金属锌负极的传统AZIBs仍面临若干关键挑战，如不可控的锌枝晶、低剥离/沉积库仑效率、电化学产氢以及锌金属利用效率低下（不足5%）等问题，严重限制了其实际应用[4], [5], [6], [7]。
参考商业锂离子电池的发展历程，开发无金属的"摇椅式"AZIBs已成为实现实际应用的一条有前景的途径[8], [9]。开发"摇椅式"AZIBs的主要挑战在于缺乏嵌入型负极材料。2016年，碲钼相Mo6S8因其独特的三向通道结构首次被提出作为AZIBs的嵌入负极[10]。但其低放电容量（45 mA g?1下为79 mAh g?1）和较差的循环性能（150次循环后降至60 mAh g?1）无疑限制了其实际应用。此后，大量研究致力于开发更优的AZIBs负极材料。迄今，已报道了大量"摇椅式"AZIBs的先进负极材料，包括钛基化合物[7], [11], [12], [13], [14]、铋基化合物[15], [16], [17]、钼基化合物[18], [19], [20]、钨基化合物[21], [22]、铜基化合物[23], [24], [25]以及有机化合物[26], [27]。例如，Guo等人提出了一种层状钛磷酸盐Ti2O3(H2PO4)2·2H2O作为AZIBs的嵌入负极，在50 mA g?1下实现了108 mAh g?1的可逆容量[14]。Long等人合成了钴掺杂的BiOBr超薄纳米片（Co-UTBiOBr）作为负极材料，在0.1 A g?1下实现了150 mAh g?1的高容量，且在1 A g?1下循环3000次后几乎无容量衰减[16]。尽管取得了上述进展，高性能AZIBs负极材料的探索及其Zn2+储存机制的研究仍迫在眉睫。
此外，大多数已报道的AZIBs负极材料为粉末状，在电极制备过程中需要额外的导电剂和不必要的聚合物粘结剂[9], [28], [29]。需要指出的是，绝缘性聚合物粘结剂不仅降低了电极的导电性，还阻碍了部分电化学活性位点参与电化学反应，从而导致放电容量低和倍率性能差[30], [31], [32]。与传统的粉末电极不同，直接在导电基底上生长电化学活性材料具有诸多优势，包括电子传输快、离子扩散快、电化学活性材料利用充分以及机械稳定性强[33], [34]。此外，消除粘结剂/添加剂的干扰可以更准确地揭示工作机制[35]。因此，开发AZIBs的无粘结剂负极电极具有重要意义。
作为著名的二维（2D）过渡金属二硫化物，二硫化钨（WS2）因其作为金属离子电池有前景的负极材料而引起了广泛的研究兴趣[36], [37]。WS2具有0.62 nm的大层间距和S-W-S层间较弱的范德华作用力，有利于各种碱金属离子和大尺寸多价阳离子的可逆嵌入/脱嵌[38], [39], [40], [41], [42]。因此，研究WS2作为AZIBs负极的电化学性质将非常引人入胜，然而迄今为止鲜有报道。本文合理地设计了一种含钒（V）掺杂分级中空结构的自支撑WS2，直接生长在碳布基底上（记为CC@V-WS2）。当其作为AZIBs的无粘结剂负极电极时，CC@V-WS2负极展现出如下多重优势：首先，分级中空结构可有效增大表面积，缩短电子和Zn2+的传输距离，并缓解Zn2+嵌入/脱出过程中的体积膨胀；其次，V掺杂有利于增加活性位点、降低Zn2+扩散势垒并增强WS2的导电性；第三，纳米阵列间的开放空间使其与电解液高效接触；第四，V-WS2纳米阵列直接生长在导电基底上且粘附力强，确保了优异的机械稳定性。凭借这些优势，CC@V-WS2负极电极表现出优异的电化学性能，优于CC@WS2对照样品。此外，值得注意的是，采用CC@V-WS2负极和CC@VO2正极的全电池也被成功组装，以验证其实际应用的可行性。此外，由于不受任何粘结剂和添加剂的干扰，我们系统地研究了CC@V-WS2负极电极在充放电过程中发生的工作机制。
