高能量水系鎳鋅電池的研究進(jìn)展發(fā)表于《Adv. Funct. Mater.》
隨著能源危機(jī)與全球變暖的愈演愈烈，電化學(xué)儲(chǔ)能器件發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。相比傳統(tǒng)的鋰離子電池，水系可充放電電池因?yàn)榘踩愿?、成本低廉、離子導(dǎo)電率高以及倍率性能好等優(yōu)點(diǎn)受到了研究人員的廣泛關(guān)注。在眾多水系儲(chǔ)能器件中，Ni-Zn電池因具有成本低、使用安全、環(huán)境友好、電壓高和容量較大等優(yōu)點(diǎn)被視為代替鋰離子電池的一種可能選擇。然而，目前研究報(bào)道的大部分Ni-Zn電池Ni基正極容量偏低，制約了Ni-Zn電池的進(jìn)一步發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)一種高容量的水系Ni-Zn電池具有重大意義。
圖1 基于Ni@NiO為正極組裝的Ni-Zn電池的能量密度與功率密度
針對(duì)該問(wèn)題，中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院2015級(jí)本科生王銳等人在盧錫洪副教授與姜久興教授指導(dǎo)下，基于鎳-氧化鎳核殼結(jié)構(gòu)正極材料設(shè)計(jì)了一種高能量密度、循環(huán)性能優(yōu)異的水系Ni-Zn電池。相比于空白泡沫鎳正極，具有核殼結(jié)構(gòu)的Ni@NiO正極材料反應(yīng)活性更高，比表面積更大，更有利于電子的傳輸和離子的擴(kuò)散。因此，基于Ni@NiO正極組裝的水系Ni-Zn電池能量密度高達(dá)15.1 mW h cm−3，功率密度達(dá)到1392 mW cm-3，高于很多研究報(bào)道的水系電池。而且，這種Ni@NiO核殼電極容易大面積制備，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，組裝的Ni-Zn電池具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，壓縮受力基本上不影響它的性能。該研究成果發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Adv. Funct. Mater.》上（Rui Wang, Yi Han, Zifan Wang, Jiuxing Jiang * , Yexiang Tong and Xihong Lu *Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1802157），題為“Nickel@Nickel Oxide Core–Shell Electrode with Significantly Boosted Reactivity for Ultrahigh-Energy and Stable Aqueous Ni–Zn Battery”。
上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)杰出青年基金、廣東省特支計(jì)劃科技創(chuàng)新青年拔尖人才項(xiàng)目、廣州市珠江科技新星專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.201802157
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