《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 電源技術(shù) > 業(yè)界動態(tài) > 充電僅需18秒 新型水系鋅離子電池正極材料問世

充電僅需18秒 新型水系鋅離子電池正極材料問世

2023-04-12
來源:科技日報

    4月10日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室宋禮教授團(tuán)隊,基于插層型鋅離子電池正極材料的同步輻射譜學(xué)表征,提出了插層劑誘導(dǎo)軌道占據(jù)的概念,開發(fā)出具有快速充電性能的銨根插層五氧化二釩鋅離子電池正極材料。相關(guān)成果日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院刊》上。

  水系鋅離子電池憑借安全、無毒以及較高的理論容量,成為最具潛力的可持續(xù)儲能技術(shù)之一。在眾多水系鋅離子電池電極材料中,層狀釩氧化物具有晶體結(jié)構(gòu)可調(diào)、容量高等特點(diǎn),是現(xiàn)階段廣泛研究的正極材料?;陔x子或分子預(yù)插層策略可以有效解決正極材料的晶格空間不足、電子傳導(dǎo)性低等問題,從而進(jìn)一步提升電池性能。然而,目前對插層型正極材料的研究多關(guān)注于層間空間膨脹對容量的貢獻(xiàn)。因此,發(fā)展先進(jìn)的原位表征技術(shù),從原子軌道方面深入理解由插層劑引起的電極材料內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化,是未來高性能正極材料設(shè)計和開發(fā)的關(guān)鍵所在。

  科研人員發(fā)揮同步輻射光源綜合性實(shí)驗(yàn)平臺的優(yōu)勢,結(jié)合多種原位與非原位同步輻射譜學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù),深入揭示了銨根離子插層,以及充放電過程中的可逆演變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),銨根離子插層在很大程度上誘發(fā)了釩—氧鍵的結(jié)構(gòu)畸變,進(jìn)一步導(dǎo)致電子結(jié)構(gòu)的重排,促使軌道中空態(tài)的占據(jù)。這種軌道占據(jù)極大地提高了材料的電導(dǎo)率,聯(lián)合銨根離子插層后拓寬的層間距,從而顯著加速了鋅離子的轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)了鋅離子電池的超高倍率性能。測試結(jié)果表明,在電流密度為200倍率時,銨根插層五氧化二釩正極材料的比容量仍維持在101.0毫安時每克,且充電時間僅需18秒。

  該成果不僅從原子軌道方面對插層型五氧化二釩材料中鋅離子儲能機(jī)制的理解提供了依據(jù),也為高性能鋅離子電池在快充儲能器件中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

 更多精彩內(nèi)容歡迎點(diǎn)擊==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<

微信圖片_20210517164139.jpg

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。