【ITBEAR科技資訊】4月11日消息，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的宋禮教授團(tuán)隊(duì)近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)科學(xué)院院刊》上發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于銨根插層五氧化二釩鋅離子電池正極材料的研究成果。該成果通過同步輻射譜學(xué)表征，提出了插層劑誘導(dǎo) V t2g 軌道占據(jù)的概念，開發(fā)了具有快速充電性能的銨根插層五氧化二釩鋅離子電池正極材料。該材料在200C電流密度下充電時(shí)間僅需18秒，比容量維持在101.0 mA h g-1，為高性能鋅離子電池在快充儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用提供了新的選擇。
鋅離子電池因其安全、無毒、較高的理論容量而成為可持續(xù)儲(chǔ)能技術(shù)中最具潛力的選項(xiàng)之一。層狀釩氧化物作為眾多鋅離子電極材料中的代表，具有晶體結(jié)構(gòu)可調(diào)、容量高等特點(diǎn)，因此成為目前廣泛研究的正極材料。而基于離子或分子預(yù)插層策略可以有效解決正極材料的晶格空間不足、電子傳導(dǎo)性低等問題，從而進(jìn)一步提升電池性能。
據(jù)ITBEAR科技資訊了解，該研究發(fā)揮同步輻射光源的綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合多種原位與非原位同步輻射譜學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，深入揭示了銨根離子插層后，V2O5中V 3dt2g軌道占據(jù)的變化，以及充放電過程中的可逆演變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，NH4+插層在很大程度上誘發(fā)了V-O鍵的結(jié)構(gòu)畸變，進(jìn)一步導(dǎo)致電子結(jié)構(gòu)的重排，促使V t2g軌道中3dxy空態(tài)的占據(jù)。這種V t2g軌道占據(jù)極大地提高了材料的電導(dǎo)率，聯(lián)合NH4+插層后拓寬的層間距，從而顯著加速了鋅離子轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)了鋅離子電池的超高倍率性能。
