在绿色能源存储和电动汽车领域,水系锌离子电池(AZIB)是一种十分有潜力的电池技术.α-MnO2作为AZIB的一种热点正极材料,表现出十分优异的电化学性能.但是,α-MnO2正极的长期稳定性问题仍待解决.α-MnO2材料的结构和形貌会对其性能产生...在绿色能源存储和电动汽车领域,水系锌离子电池(AZIB)是一种十分有潜力的电池技术.α-MnO2作为AZIB的一种热点正极材料,表现出十分优异的电化学性能.但是,α-MnO2正极的长期稳定性问题仍待解决.α-MnO2材料的结构和形貌会对其性能产生决定性的影响,因此构建多级结构的α-MnO2材料是一种提升AZIB循环充放电性能的可行方法.本文中,我们采用自组装法合成了一种α-MnO2海胆状微米球(AUM).这种微米球是由高度结晶的一维α-MnO2纳米线构建而成,这种疏松多孔的结构将有助于提升材料的比表面积和Zn2+离子嵌入的活性位点.基于AUM的AZIB器件实现了高达308.0 m A h g-1的初始容量,其最大能量密度可达396.7 W h kg-1.动力学分析表明,AUM正极具备较高比例的电容型容量贡献及快速离子扩散系数.非原位XRD测试进一步证实,在充放电过程中,存在H+和Zn2+离子的协同嵌入/脱嵌现象.AUM的这种优异特性,使器件实现了很好的电化学性能和循环可逆的结构相变,本工作将有助于高性能AZIB的进一步深入研究.展开更多
基金supported by the National Key Research and Development Program of China(2016YFA0202400)the 111 Project(B16016)+1 种基金the National Natural Science Foundation of China(51702096,U1705256 and 51572080)the Fundamental Research Funds for the Central Universities(2018ZD07 and JB2019132)。
文摘在绿色能源存储和电动汽车领域,水系锌离子电池(AZIB)是一种十分有潜力的电池技术.α-MnO2作为AZIB的一种热点正极材料,表现出十分优异的电化学性能.但是,α-MnO2正极的长期稳定性问题仍待解决.α-MnO2材料的结构和形貌会对其性能产生决定性的影响,因此构建多级结构的α-MnO2材料是一种提升AZIB循环充放电性能的可行方法.本文中,我们采用自组装法合成了一种α-MnO2海胆状微米球(AUM).这种微米球是由高度结晶的一维α-MnO2纳米线构建而成,这种疏松多孔的结构将有助于提升材料的比表面积和Zn2+离子嵌入的活性位点.基于AUM的AZIB器件实现了高达308.0 m A h g-1的初始容量,其最大能量密度可达396.7 W h kg-1.动力学分析表明,AUM正极具备较高比例的电容型容量贡献及快速离子扩散系数.非原位XRD测试进一步证实,在充放电过程中,存在H+和Zn2+离子的协同嵌入/脱嵌现象.AUM的这种优异特性,使器件实现了很好的电化学性能和循环可逆的结构相变,本工作将有助于高性能AZIB的进一步深入研究.
