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我院罗民教授团队在锌离子电池研究方面取得新进展

发布日期:2022-04-21  点击量:

我院“能源和光电催化材料”研究团队在锌离子电池正极材料研究方面取得新进展,研究成果在线发表在爱思唯尔(Elsevier)旗下电池领域著名期刊《Journal of Power Sources》(IF: 9.127,Top期刊)。论文题目:“Synergistic Iron Ion and Alkylammonium Cation Intercalated Vanadium Oxide Cathode for Highly Efficient Aqueous Zinc Ion Battery”;DOI:10.1016/j.jpows our. 2022. 23 1226。真钱世界杯买球平台(省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室)罗民教授为本文的通讯作者,2019级水资源利用与化学化工博士研究生仝云霄同学为论文第一作者。本研究成果得到国家自然科学基金、宁夏自然科学基金、化学工程与技术一流学科基金支持。

Fe3+和烷基胺共插层V2O5策略示意图

水系锌离子电池具有安全性高、成本低等优点,是一种很有前途的储能器件。然而由于适合锌离子脱嵌的正极材料有限,它们的研究仍处于起步阶段。快速的离子扩散通道和稳定的晶体结构稳定性对于水系锌离子电池正极材料非常重要。本工作首次采用铁离子与烷基季铵离子共插层策略改性V2O5型钒氧化物。通过水热反应和离子交换反应合成了铁离子与烷基季铵阳离子共插层的钒氧化物(FeVO-12)。通过铁离子与带负电的VOx层板间的静电吸引稳定层结构;烷基季铵阳离子扩大层间距,高达19.26 Å的层间距为Zn2+的脱嵌提供了便利的通道。同时,烷基季铵阳离子还增加了活性材料的表面疏水性,抑制FeVO-12在水系电解液中的溶解。FeVO-12作为锌离子电池正极材料,展现出了优异的电化学性能:电流密度100 mA g-1时,达到了408 mAh g-1的比容量;电流密度5 A g-1时,比容量保持在228 mAh g-1,同时在此电流密度下1000圈循环后放电比容量保持率90%。通过对储锌机制的探究,发现放电过程中Zny(OTf)y(OH) 2x-ynH2O的出现,证明了H+/Zn2+双离子共嵌入机制的共嵌入机制。这种共插层策略为开发稳定高效的钒氧化物正极材料提供了优化设计方向。

                                                                         文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231226