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中山大學(xué)鋅離子電池正極材料和儲(chǔ)能機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展

時(shí)間:2019-10-20 13:54來(lái)源:中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院作者:綜合報(bào)道

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水系鋅離子電池是一種高容量和優(yōu)異倍率特性的二次電池，其組成包括中性或弱酸性水系電解液、鋅負(fù)極和正極材料，具有安全環(huán)保、儲(chǔ)量豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種具有應(yīng)用前景的新型電化學(xué)儲(chǔ)能體系。目前，鋅離子電池的研究尚處于初期階段，制約其發(fā)展的主要問(wèn)題是缺乏兼具高容量和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性的正極材料。此外，鋅離子的存儲(chǔ)機(jī)制仍存在較大爭(zhēng)議。

近期，材料科學(xué)與工程學(xué)院王成新教授課題組采用簡(jiǎn)單的溶膠凝膠法制備了微米片結(jié)構(gòu)的V2O5·nH2O/GO復(fù)合材料，利用其作為水系鋅離子電池的正極材料。

研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變氧化石墨烯表面的含氧官能團(tuán)可以實(shí)現(xiàn)電池性能的有效調(diào)控。進(jìn)一步研究表明，該電池體系除了表現(xiàn)出傳統(tǒng)的釩的氧化還原機(jī)理，同時(shí)伴隨著鋅離子的嵌入/脫出，釩氧化物表面以及氧化石墨烯表面的含氧基團(tuán)均參與了氧化還原反應(yīng)（命名為贗鋅空反應(yīng)）。正是由于含氧基團(tuán)的氧化還原，Zn/V2O5·nH2O電池的容量由342mAh/g大幅提升到496mAh/g，是目前已報(bào)道的水系鋅離子電池容量最高值。同時(shí)，所制備的鋅離子電池成功實(shí)現(xiàn)了高達(dá)10.6mAh/cm2的可逆面積比容量和超長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性（循環(huán)10000次后，容量持有率為84.7%）。

成果以Pseudo-Zn-Air and Zn-Ion Intercalation Dual Mechanisms to Realize High-Areal Capacitance and Long-Life Energy Storage in Aqueous Zn-Battery為題發(fā)表在材料學(xué)領(lǐng)域重要期刊AdvancedEnergy Materials（2019, 9, 1901480），通訊作者為楊功政副教授和王成新教授，第一作者為魏同業(yè)博士（已畢業(yè)，就職于湘潭大學(xué)）。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金的大力支持。

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：正極材料電化學(xué)儲(chǔ)能鋅離子電池

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