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中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院趙邦川研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì) 開發(fā)出一種在弱磁場(chǎng)下具有超長(zhǎng)循環(huán)壽命的高性能水系鋅離子電池。
相關(guān)成果發(fā)表在 Materials Horizo??ns上。
水系鋅離子電池是具有高理論容量的鋰離子電池的低成本且安全的替代品。然而，正極材料的電化學(xué)性能有限以及負(fù)極上鋅枝晶的生長(zhǎng)降低了水系鋅離子電池的能量密度和循環(huán)壽命。為了開發(fā)更好的水系鋅離子電池，設(shè)計(jì)高能量密度正極并抑制鋅枝晶生長(zhǎng)非常重要。
在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)克服了現(xiàn)有正極材料的局限性和鋅枝晶生長(zhǎng)的問題。他們使用一步水熱法和原位電化學(xué)缺陷工程來創(chuàng)建 VS 2 材料。該材料具有豐富的缺陷，可有效減少鋅離子與VS 2之間的靜電相互作用。它允許 Zn 2+ 沿 ab 平面和 c 軸進(jìn)行 3D 傳輸，從而產(chǎn)生出色的倍率性能。
雖然由于枝晶生長(zhǎng)導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性仍然是一個(gè)問題，但研究小組發(fā)現(xiàn)引入外部磁場(chǎng)可以抑制枝晶生長(zhǎng)并顯著延長(zhǎng)電池的使用壽命。在弱磁場(chǎng)下工作，高性能Zn-VS 2 電池表現(xiàn)出超長(zhǎng)的循環(huán)壽命，并提供高能量密度和功率密度。
該團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)工作可能對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的未來產(chǎn)生重大影響。
