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湖北大學(xué)/物構(gòu)所Nano-Micro Lett.：氧缺陷增強(qiáng)陰離子吸附能實(shí)現(xiàn)Ni-Zn電池的超高倍率和耐用正極

高能量密度的堿性鋅基電池正成為研究熱點(diǎn)。然而，差循環(huán)穩(wěn)定性和低倍率性能限制了它們的廣泛應(yīng)用。

湖北大學(xué)王浩、萬厚釗、中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所Chi Chen等人將具有豐富氧缺陷的超薄CoNiO₂納米片固定在垂直排列的Ni納米管陣列（Od-CNO@Ni NTs）上，用作可充堿性Ni-Zn電池的正極材料。

圖1 Od-CNO@Ni NTs納米結(jié)構(gòu)的合成機(jī)理

由于高度均勻的Ni納米管陣列提供了快速的電子/離子傳輸路徑和豐富的活性位點(diǎn)，因此Od-CNO@Ni NTs電極具有出色的容量（432.7 mAh g^-1）和倍率性能（218.3 mAh g^-1 at 60 A g^-1)。

此外，Od-CNO@Ni NTs//Zn電池具有超長(zhǎng)壽命（循環(huán)5000次后保持初始容量的93.0%）、547.5 Wh kg^-1的極高能量密度和92.9 kW kg^-1的功率密度。

圖2 Od-CNO@Ni NTs//Zn電池性能

此外，密度泛函理論（DFT）表明，氧缺陷的引入可以提高OH-的吸附能，從而提高充放電過程中晶體結(jié)構(gòu)的循環(huán)穩(wěn)定性。

同時(shí)，氧缺陷可以有效地調(diào)節(jié)表面電子結(jié)構(gòu)以促進(jìn)電荷存儲(chǔ)。這項(xiàng)工作為開發(fā)超耐用、超快、高能量的Ni-Zn電池開辟了合理的思路。

圖3 Od-CNO@Ni NTs//Zn軟包電池性能

Oxygen-Defect Enhanced Anion Adsorption Energy Toward Super-Rate and Durable Cathode for Ni-Zn Batteries. Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00699-z

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