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水系锌离子电池充放电反应式(中科大研发出新型水系锌离子电池充电仅需 18 秒)

2023-07-11 08:51:21 常识百科 来源:
导读 本工作发挥同步辐射光源的综合性实验平台的优势,结合多种原位与非原位同步辐射谱学实验技术,深入揭示了铵根离子(NH4+)插层后,V2O5 中...

本工作发挥同步辐射光源的综合性实验平台的优势,结合多种原位与非原位同步辐射谱学实验技术,深入揭示了铵根离子(NH4+)插层后,V2O5 中 V 3dt2g 轨道占据的变化,以及充放电过程中的可逆演变规律。研究发现,NH4 + 插层在很大程度上诱发了 V-O 键的结构畸变,进一步导致电子结构的重排,促使 Vt2g 轨道中 3dxy 空态的占据。这种 Vt2g 轨道占据极大地提高了材料的电导率,联合 NH4 + 插层后拓宽的层间距,从而显著加速了锌离子(Zn2+)的转移,实现了锌离子电池的超高倍率性能。

测试结果表明,在电流密度为 200 C 时,铵根插层五氧化二钒(NH4+-V2O5)正极材料的比容量仍维持在 100 mA h g-1,且充电时间仅需 18 s。该工作不仅从原子轨道方面对插层型 V2O5 材料中 Zn2 + 储能机制的理解提供了依据,也为高性能锌离子电池在快充储能器件中的应用奠定了基础。


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