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可充电水系锌离子电池安全性高,成本低,循环寿命长,在大规模智能电网储能使用中极具潜力。
在锌离子电池很多正极资猜中,磷酸氧钒(VOPO4)放电电压高,有望供给更大的单位体积内的包括的能量。但是,VOPO4的电导率比较来说较低,且Zn2+与宿主资料之间有较强的静电相互作用,使得VOPO4在充放电过程中反响动力学缓慢,约束了其在锌离子电池中的实践使用。在VOPO4电极资猜中完成高效电子搬运和离子分散是科学界面对的巨大应战。
鉴于此,团队提出了一种全新的“碘介导刻蚀法”,用于调控VOPO4纳米片内部的离子/电子传递。该办法经过碘单质与资猜中结构水的歧化反响,在纳米片结构中引进了晶体缺点。此外,碘歧化的产品被奇妙地二次使用,作为还原剂在[VO6]单元中引进了氧空位。在此基础上,经过简略地调控刻蚀时刻,制备了具有不一样缺点密度的VOP-I4和VOP-I8电极。其间,VOP-I4在0.2 A g-1电流密度下完成了249 mAh g-1的高质量比容量和300 Wh kg-1的高单位体积内的包括的能量,功能优于很多已报导的VOPO4电极资料。
试验结果与理论核算标明,适量的晶体缺点可当作包容Zn2+/H+离子的活性位点,促进离子搬迁,供给更高的容量。而引进氧空位能调理资料的电子结构,进步其电导率,从而进步磷酸氧钒的电化学功能。但是,过量的缺点会导致结构非晶化及粉化,阻止了离子在资料内的搬迁。因而,具有适量缺点的VOP-I4兼具杰出的电子搬运才能和快速的离子搬迁才能,表现出优胜的电化学功能。
此项科研成果为制备高功能磷酸氧钒电极资料供给了新办法,其所提出的“碘介导蚀刻办法”可进一步使用于制备其他金属氧化物和聚阴离子化合物,为开展锂离子电池、超级电容器、水系电池等高功能电化学储能器材供给新思路。(来历:我国科学报 孙丹宁)