赵丽君教授，CEJ观点：Mn离子的预嵌入与PVP表面活性剂修饰提高水系锌离子电池循环稳定性- 大数跨境

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赵丽君教授，CEJ观点：Mn离子的预嵌入与PVP表面活性剂修饰提高水系锌离子电池循环稳定性

科学材料站

2021-11-21

导读：该观点文章分析了VO2在Mn的嵌入和PVP改变材料表面形貌后作为正极材料对水系锌离子电池性能的影响。

文章信息

Mn离子的预嵌入与PVP表面活性剂修饰提高水系锌离子电池循环稳定性

第一作者：刘彦博

通讯作者：赵丽君*

单位：吉林大学

研究背景

目前，人们普遍认为，能源危机和环境污染两大制约因素正在制约社会发展。为了更好地促进社会发展，消除这两个障碍，发展清洁能源势在必行。同时，为便携式智能设备和新能源汽车寻求更高效的储能设备也迫在眉睫。

水性锌离子二次电池作为绿色产品和环保电池的新品种，具有功率密度高、成本低、制备简单、安全性高等优点。在大规模储能应用中，锌离子电池（ZIBs）有望成为具有潜在应用价值和发展前景的新一代绿色电池。ZIBs实际应用中的一个主要挑战是在Zn2+嵌入/脱嵌过程中缺乏具有结构稳定性的正极材料。

文章简介

基于此，来自吉林大学的赵丽君教授，在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Boosting the active sites and kinetics of VO2 by Mn pre-intercalated and PVP modified nanostructure to improve the cycle stability for aqueous zinc batteries”的观点文章。该观点文章分析了VO2在Mn的嵌入和PVP改变材料表面形貌后作为正极材料对水系锌离子电池性能的影响。

图1. MnVO2-PVP的形成机理和锌离子的嵌入/脱嵌过程示意图

本文要点

要点一：Mn的嵌入

为了稳定骨架并促进 Zn2+ 离子的嵌入/脱嵌，将离子插入钒基材料的层状或隧道状结构中作为支柱（如 Mn2+、NH4+、Al3+、K+ 、Na+ 、PANI ）是一种公认的策略，在本文中，Mn离子作为“柱”，嵌入到层状VO2结构中，提升了VO2正极材料的容量和倍率性能，而且Mn的嵌入基本不改变材料表面形貌。

要点二：PVP优化纳米材料的结构

表面活性剂在材料合成过程中起着控制形态的作用。其中，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）可作为材料生长调节剂和表面稳定剂来调控表面形貌。随着形态从片状变为棒状，材料的团聚减少。VO2作为水系锌离子电池的正极材料的性能进一步得到了提升。

要点三：减少“死面积”

通常片状VO2材料容易团聚在一起，片与片之间的部分并不能暴露出来，形成许多“死区”，而本文中合成的材料在从片状变为片与纳米棱镜复合结构之后，内部许多表面得以暴露出来，使材料具备更多的活性位点和电化学比表面积，因此有了更好的性能。

文章链接

Boosting the active sites and kinetics of VO2 by Mn pre-intercalated and PVP modified nanostructure to improve the cycle stability for aqueous zinc batteries

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133528

通讯作者简介

赵丽君教授

2006年博士毕业于吉林大学，随后在中国科学院长春应用化学研究所从事博士后研究工作。2008年加入吉林大学，现为材料科学与工程学院金属材料工程系金属材料专业教授。长期从事金属和金属氧化物在光催化、污水处理以及能源领域的应用研究。以通讯作者身份在J. Mater. Chem. A, Chemical Engineering Journal, Electrochimica Act等学术刊物上发表多篇研究论文。