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中南梁叔全/周江AM：有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化正極使水系鋅離子電池循環(huán)10,000次

開(kāi)發(fā)具有高容量和高工作電壓的正極材料對(duì)于水系鋅離子電池（ZIBs）的發(fā)展極為重要。然而，經(jīng)典的高容量材料（例如釩基材料）放電電壓較低，而具有高工作電壓的有機(jī)正極通常容量低。

中南大學(xué)梁叔全、周江等設(shè)計(jì)了有機(jī)（乙二胺）-無(wú)機(jī)（氧化釩）混合正極（EDA-VO），其具有用于超高倍率和超長(zhǎng)壽命ZIBs的雙重儲(chǔ)能機(jī)制。

受益于氧化釩的高容量和EDA的高工作電壓，混合正極不僅提供0.82 V的高工作電壓，而且實(shí)現(xiàn)了高容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命。此外，嵌入的乙二胺(EDA)不僅可以增加氧化釩的層間距，提高V-O層狀結(jié)構(gòu)中Zn離子的遷移率，而且可以作為二齒螯合配體參與Zn離子的存儲(chǔ)。

圖1 EDA-VO正極材料的表征

因此，基于這種雙重儲(chǔ)能機(jī)制的Zn/EDA-VO電池在0.5 A g^-1的電流密度下顯示出高達(dá)382 mAh g^-1的比容量，以及在5 A g^-1下超過(guò)10,000次循環(huán)的優(yōu)異長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。

更重要的是，在氧化釩中引入EDA可以提供輕松快速的電子傳輸以及高離子擴(kuò)散能力（10^-8-10^-9 cm² s^-1 ），從而表現(xiàn)出快速且可逆的Zn離子存儲(chǔ)。相信這項(xiàng)關(guān)于有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化正極材料的工作可能會(huì)加速用于水系ZIBs的高能正極的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

圖2 EDA-VO電極的電化學(xué)鋅離子存儲(chǔ)性能

Organic-Inorganic Hybrid Cathode with Dual Energy Storage Mechanism for Ultra-High-Rate and Ultra-Long-Life Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105452

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