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钒酸铝空心球作为高可逆耐久水性锌离子电池零应变正极材料
中山大学
导读
作者采用H11Al2V6O23.2型大层间距（d001 = 1.336nm）的（HAVO）微球作为锌离子电池的正极材料。深入研究了锌离子的嵌入/脱出行为。不同状态下收集到的HAVO的X射线衍射和拉曼光谱在电池运行过程中没有变化，表明晶格畸变几乎可以忽略不计。此外，即使在1000次循环之后，晶格结构也得到了很好的保护，并且HAVO具有出色的可逆性(7000次循环后容量保持率为88.6%）。
关键词
锌离子电池，正极，氧化钒，零应变，长寿命
背景简介
锌的体积能量密度为5851mAh mL-1，远高于Li=2073mAh mL-1，Mg=3833mAh mL-1，锌阳极由于其相对较高的还原电位（-0.76 vs.普通氢电极）可直接安全地应用于水体系；
水性电解质成本低、无毒，并且比有机电解质具有更高的离子电导率；
在制备水性可充电ZIBs时，可以避免严格的制备条件；
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近年来的研究表明，基于插层反应机理的材料在锌离子嵌入/脱出过程中具有良好的结构可逆性。
不同结构的钒基ZIBs正极材料具有稳定性和多样性两大优点。钒基正极在V2+到V5+之间具有丰富的氧化态，这些氧化态可以相互转化。随着V-O配位多面体化学价态的变化和畸变，钒基化合物用于多价可充电电池时具有更宽的变化范围、更稳定的晶体结构和更高的容量。在嵌入/脱出过程中，结构变化的幅度受元素中d轨道被占据程度的影响。由于钒在八面体环境中具有少量的非键轨道，因此只会发生轻微的体积变化。
图1. H11Al2V6O23.2的形貌与结构特征
文章介绍
作者研究了H11Al2V6O23.2（HAVO）大晶面间距空心球（d001=1.336nm）。HAVO空心球具有相对较低的结晶度， “软结合”和Al3+可增强晶格稳定性。采用X射线衍射、拉曼光谱和透射电镜对HAVO正极的电化学锌离子嵌入/脱出过程进行了研究。分析和表征证实，随着材料的电化学循环的进行，晶格尺寸几乎没有变化。制备的空心微球进一步被用作ZIBs正极材料时，电池的倍率性能表明锌离子的嵌入和脱出是快速而平稳的。电池具有良好的循环稳定性（在高达5A g -1的高电流密度下循环7000次后，容量保持率为88.6%）。
文章链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2405829720301677
老师简介:
王成新 教授 博士生导师
研究方向：光电纳米材料的结构设计、应用及理论研究。
发表论文：近年在Angew. Chem., J. Am. Chem. Soc., Nano Lett. ACS Nano 等国际著名学术刊物发表论文80余篇。
获奖情况：
1. 2007年入选中山大学“百人计划”
2. 2008年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划
3. 2011年获国家杰出青年科学基金
信息来源：http://www.sysu.edu.cn/2012/cn/xksz/xksz02/902.htm
杨功政 副教授
主要经历:
2019 中山大学，材料科学与
工程学院，副教授
2016-2019 中山大学，材料科学与工程学院，特聘研究员
2014-2016 中山大学，物理科学与工程技术学院，博士后
2008-2014 中山大学，物理科学与工程技术学院，理学博士
2004-2008 安徽大学，物理与材料科学学院，理学学士
学科方向:
先进储能材料与器件（主要面向多价金属离子电池，如锌/铝离子电池等）
主要兼职:
担任Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. A, ACS. Appl. Mater. Interface, Nano-Micro Lett., Appl. Surf. Sci., Electrochim. Acta, Electrochem. Commun., J. Alloys Compd.等期刊的审稿人
信息来源：
http://mse.sysu.edu.cn/node/1605
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