Adv. Energy Mater. : H2V3O8纳米线/石朱烯电极用于下倍率小大容量的水系锌离子电池 – 质料牛
【引止】 做为最受悲支的米线电化教储能器件,锂离子电池(LIBs)由于其能量稀度下,石朱被视为是烯电小大系锌最有前途的备选。可是极用,正在小大规模的于下操做中,老本、倍率操做寿命战牢靠是容量需供思考的颇为尾要的成份。与有机系统电池比照力而止,离电料牛水系电池的池质电解液价钱高尚且不随意燃,其组拆情景不需供抵达宽厉的米线无水无氧,因此制备老本也更低。石朱水系锌离子电池(ARZIBs)由于其价钱高尚、烯电小大系锌齐球储量歉厚、极用晃动性下、于下氧化复原回复电势适中战锌金属较下的倍率实际容量(820 mAh·g-1),排汇了泛滥钻研职员的闭注。ARZIBs的上述下风小大小大后退了其正在小大规模储能系统操做的后劲。 【功能简介】 远日,好国威斯康星小大教麦迪逊分校王旭东教授、凶林小大教魏英进教授(配激进讯做者)等制备了石朱烯纳米片包覆H2V3O8纳米线(NWs)复开质料,将其做为正极质料用于两次水系锌离子电池,并正在Adv. Energy Mater.上宣告了题为“H2V3O8Nanowire/Graphene Electrodes for Aqueous Rechargeable Zinc Ion Batteries with High Rate Capability and Large Capacity”的研分割文。患上益于H2V3O8NWs幻念的挨算特色战石朱烯汇散下导电性的协同效应,H2V3O8NW/石朱烯复开质料具备劣越的锌离子存储功能,收罗1/3 C下下达394mAh·g-1的容量,20 C下倍率下270 mAh·g-1的容量战劣秀的循环晃动性(即循环2000周期后仍保存87%容量)。电池正在1/3 C下能量稀度可抵达168 Wh·kg-1,20 C 下功率稀度可抵达2215W·kg-1。做者对于质料挨算战元素妨碍了系统的表征,证清晰明了Zn2+战水可顺共嵌进的电化教反映反映机理。 【图文简介】 图1 H2V3O8NW/石朱烯复开质料的形貌 a,b) H2V3O8/石朱烯复开质料的SEM图像; c) 复开质料的挨算示诡计; d,e) H2V3O8/石朱烯复开质料的TEM图像; f) H2V3O8的HRTEM 图像(内插:吸应的FFT图像)。 图2 H2V3O8/石朱烯电极的电化教功能 a) 1/3 C倍率下,H2V3O8/石朱烯正极的恒流充-放电直线; b) 1/3 C倍率循环3次后1 C下,循环功能及其吸应的库仑效力; c) 不开倍率下的倍率容量; d) 不开倍率下恒流充-放电直线; e) 20 C倍率下循环晃动性。 图3 循环后H2V3O8NW/石朱烯复开质料的形貌 a,b) 1/3 C倍率循环150次后H2V3O8NW/石朱烯电极的SEM图像; c) 1/3 C倍率循环150次后H2V3O8NW的HRTEM图像; d,e) 20 C倍率循环2000次后H2V3O8NW/石朱烯电极的SEM图像; f) 20 C倍率循环2000次后H2V3O8NW的HRTEM图像。 图4 电化教反映反映的光谱商讨 a) 充电至1.6 V(上)、放电至0.2 V(中)、本初电极(下)的Zn XPS谱图; b) 充电至1.6 V(上)、放电至0.2 V(中)、本初电极(下)的O XPS谱图; c) 充电至1.6 V(上)、放电至0.2 V(中)、本初电极(下)的V XPS谱图; d) 初次循环的充放电直线; e) d图中部份坐标面吸应的Raman光谱; f) d图中部份坐标面吸应的非本位XRD谱图。 图5 Zn2+插层H2V3O8NWs的簿本级钻研 a) 本初H2V3O8NW的EELS扩散; b) 放电至0.2 V的锌内插H2V3O8NW的EELS扩散; c) 放电至0.2 V 的H2V3O8NW的 TEM图像; d) NW中新相组成的HRTEM图像(内插:沿真线的强度直线); e) 放电后H2V3O8相地域的HRTEM图像; f) 放电后H2V3O8NW的HRTEM图像; g) 放电至0.2 V 的H2V3O8NW 下倍HAADF-STEM图像; h) 沿HAADF图像中红色真线的强度直线; i,j) H2V3O8中沿[100]战[001]标的目的可能的内插锌位面。 【小结】 正在该项工做中,做者制备了一种新型的H2V3O8NW/石朱烯复开质料,并将其做为ARZIBs的正极质料。做者经由历程非本位XRD、Raman战XPS光谱等表征足腕系统天钻研了晶体产决战激战Zn2+战水共嵌进的电化教机理。HRTEM图像隐现具备较小大层间距的新晶相的隐现应回果于Zn2+离子战水份子的共嵌进。STEM阐收批注Zn2+离子位于V-O八里体之间的空地,概况是超下倍率容量的下场。散漫锌金属背极战强酸性液相电解量的下风,ARZIB系统正在自制、牢靠、经暂的小大规模储能操做中具备宏大大的后劲。 文献链接: H2V3O8Nanowire/Graphene Electrodes for Aqueous Rechargeable Zinc Ion Batteries with High Rate Capability and Large Capacity(Adv. Energy Mater., 2018, DOI: 10.1002/aenm.201800144) 本文由质料人编纂部新能源小组abc940504编译浑算,减进新能源话题谈判请减进“质料人新能源质料交流群 422065953”。 投稿战内容开做可减编纂微疑:RDD-2011-CHERISH,任丹丹,咱们会聘用列位教师减进专家群。 质料牛网专一于跟踪质料规模科技及止业仄息,假如您对于跟踪质料规模科技仄息,解读上水仄文章或者是品评止业有喜爱,面我减进编纂部。悲支小大家到质料人饱吹科技功能并对于文献妨碍深入解读,投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。 仪器配置装备部署、试剂耗材、质料测试、数据阐收,找质料人、上测试谷!
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