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低维光电材料与器件湖北省重点实验室水系锌离子电池研究获得新进展
发布日期:2021-04-04    发布人:    浏览次数:

(物电学院 通讯员 陈美华)近期,低维光电材料与器件湖北省重点实验室副教授类淑来为第一通讯作者的最新成果Interlayer Modification of Pseudocapacitive Vanadium Oxide and Zn(H2O)n2+Migration Regulation for Ultrahigh Rate and Durable Aqueous Zinc-ion Batteries被国际Top期刊Advanced Science正式在线发表。

由于传统锂离子电池在应用中容易发生火灾等安全事故,高安全性能的电化学电池的市场需求急剧增加。为解决这一难题,该研究工作采用了高安全性、不易燃烧的电解液,应用化学方法合成了含锰插层水合物Mn1.4V10O24·12H2O作为电极材料,成功制备了水系锌离子电池。实验研究发现该体系不仅能够有效提高电池的安全性能,而且实现了更高的循环次数,提高了电池使用寿命,在10 A/g的实验条件下进行5000次循环中仍可保持80%的容量。该成果由我校和兰州大学、荷兰爱因霍芬理工大学等多个课题组合作完成。

为了阐明该电池中电化学反应的微观机理,我校低维光电材料与器件湖北省重点实验室类淑来博士团队应用密度泛函理论进行了研究。计算发现电极材料中锰离子与电极材料的氧原子之间形成了配位键,不仅增强了电极材料层间的相互作用,增强了电极材料的结构稳定性,而且能够有效调节电子结构,提高了水合氧化钒的电导率。特别重要的是,理论计算结果表明锰离子的嵌入明显降低了层间锌离子的迁移势垒,提高了充放电性能。该工作为高安全性能电池的研制提供了一种有效的新方法。

2020年为促进学校科技创新水平进一步快速提升,科技处组建了基础理论支撑型、科技创新服务型、对策研究服务型和文化产业服务型等特色鲜明、方向明确的11支科技创新团队。类淑来博士所负责的能量存储与转化材料理论设计及性能预测科技创新团队不断推进团队建设,通过优化重组和跨学科交叉融合明显增强创新实力,本年度已在国内外高水平学术期刊Chemical PhysicsChinese Chemical LettersAdvanced Science上发表3篇高质量研究成果。

说明: Figure 4

图中所示为水系锌离子电池的比容量与锌离子的迁移路径

审稿人:汪竞阳

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