云南大学材料与能源学院王毓德教授团队在水系锌金属电池正极材料制备取得新进展
日期：
2025-02-26
浏览次数:
111
近日，材料与能源学院王毓德教授联合德国卡尔斯鲁厄理工学院Stefano Passerini院士在Advanced Energy Materials（IF 24.4）国际期刊上发表论文“Efficient and Effective Synthesis of CaV6O16·2.7H2O as High-performance Cathode Material for Aqueous Zinc Metal Batteries”（论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202404037），并被评选为正封面（front cover）文章。云南大学为该论文的第一通讯单位。水系锌金属电池（AZMBs）因其卓越的安全性、低成本以及优异的电化学性能而受到广泛关注，有望在大规模能源存储领域中得到应用。正极材料是决定AZMBs电化学性能的重要部分。其中，具有多价态和开放晶体结构的钒基材料，因其高理论容量和倍率性能而备受关注。然而，Zn2+与V2O5之间的强静电相互作用限制了Zn2+的扩散动力学，并且Zn2+的反复脱嵌会导致结坍塌和容量的快速衰减。为了解决这些问题，已经做出了各种努力。例如，预插层策略被证实是一种可行的方法，可以扩大钒氧化物的层间距，从而改善Zn2+的扩散动力学和结构稳定性。尽管取得了这些进展，但以往的研究主要集中在材料本身的电化学性质上，而忽视了其合成方法在实际应用中的难度。钒基材料的实际应用受到缺乏高效且高产率合成方法的限制。迄今为止报道的用于水性锌金属电池的大多数钒基化合物都是通过水热法、溶胶-凝胶法和固相烧结方法制备的。尽管所制备的钒基正极材料表现出优异的电化学性能，但这些方法的缺点不容忽视，如能耗高、设备要求高、合成时间长等。此外，一些钒基材料的合成对溶液的pH值异常敏感，进一步增加了制备纯相材料的复杂性和难度。因此，一种简单高效的合成工艺是发展高性能钒基材料的必要途径。该团队提出了一种温和、低成本和高产率的CaV6O16·2.7H2O（CaVO）合成方法，并探索其在水系电解质中的储能机制。通过简单的油浴法将反应物在90 °C下加热6小时，每批可以获得42.8 g的纯相CaVO，产率高达98.8%，这在简单性、时间和成本方面与以前的制备程序相比具有显着优势。并且，CaVO正极由于其大层间距和水润滑效果而表现出高比容量和出色的长循环稳定性。此外，我们证实了其在循环过程中的结构稳定性，并证明了Ca2+的引入和H2O的引入增强了Zn2+的扩散动力学，从而提高整体性能。本研究得到了云南省碳中和与绿色低碳技术重点实验室、国家自然科学基金、云南省高校科技创新团队计划、云南省教育厅项目、云南大学研究生科研创新基金以及亥姆霍兹协会的支持。
Hot News
/
相关推荐
2025
-
03
-
10
点击次数:
15
来源：中国科学院物理研究所近年来，对新型量子材料的研究持续升温，其中烧绿石铱酸盐（化学式为R2Ir2O7，R代表钇或稀土元素）因其独特的强自旋轨道耦合、电子关联和几何阻挫特性而备受关注，被认为是探索奇异量子现象的理想平台。理论上预测其可能存在多种非常规基态，例如量子自旋液体、外尔半金属、轴子绝缘体、拓扑绝缘体等。然而，由于高质量单晶的制备极其困难，以及对低维结构的调控和表征技术难度大，长期以来，对...
2025
-
03
-
10
点击次数:
16
来源：北京理工大学近日，北京理工大学物理学院王秩伟教授、姚裕贵教授团队与普林斯顿大学M.Z.Hasan团队合作在新型笼目晶格超导体CsV?Sb?中取得重要进展。通过多种高精度测量技术发现了CsV?Sb?两种截然不同的超导状态，揭示了其复杂的多能隙特性。这一成果为理解超导材料中电子行为的多样性提供了关键线索，相关研究成果以“Unconventional gapping behaviour in a ...
2025
-
03
-
07
点击次数:
128
来源：上海科技大学近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘巍教授课题组和于奕教授课题组合作，在《科学·进展》（Science Advances）上发表了题为“Textured Lithium Ceramics Prepared by Gas-Solid Reactive Sintering”的研究论文。该研究利用气固反应烧结法成功制备了多种具有织构特征的块体锂陶瓷（包括电解质与电极材料），...
2025
-
03
-
06
点击次数:
122
来源：中国科学院物理研究所铜基过渡金属氧化物在凝聚态物理和材料科学领域备受关注，例如La2-xBaxCuO4的高温超导行为、LaCu3Fe4O12的电荷转移现象等已得到广泛研究。这些独特的物理性质与铜离子多样化的外层电子构型及丰富的配位几何密切相关。对于六配位八面体晶体场，绝大多数CuO6八面体发生拉长畸变而不是压缩畸变，目前对于这一现象并没有完整统一的解释。不同于拉长畸变下贡献磁性的轨道为面内的...