使用新的纳米工程策略改善先进的储能

时间：2021-10-17 17:51:58 来源：

新型材料纳米结构使锂离子化学以外的新一代高能电池得以发展。

可以使用锂离子电池以外的材料开发适合高级能量存储的新型阴极。

可再生能源的飞速发展引发了对大规模，高成本效益，高能量密度的固定式储能系统的巨大需求。

锂离子电池（LIB）具有许多优点，但还有更多可用的金属元素，例如钠，钾，锌和铝。

这些元素的化学性质与锂相似，并且最近得到了广泛的研究，包括钠离子电池（SIB），钾离子电池（PIB），锌离子电池（ZIBs）和铝离子电池（AIB）。尽管与氧化还原电势和能量密度有关的方面令人鼓舞，但由于缺少合适的电极材料，这些超越LIB的发展受到了阻碍。

由悉尼科技大学的王国国教授领导的最新研究发表在自然通讯上，描述了一种在2D石墨烯纳米材料中使用界面应变工程技术来生产新型阴极的策略。应变工程是通过更改材料的机械或结构属性来调整其属性的过程。

锂离子电池以外的电池是高能量密度，低成本和大规模储能应用的有希望的候选者。但是，主要的挑战在于开发合适的电极材料。 UTS清洁能源技术中心主任王教授说。

“这项研究证明了一种新型的零应变阴极，可通过2D多层VOPO4-石墨烯异质结构的界面应变工程，实现对Li +离子（Na +，K +，Zn2 +，Al3 +）的可逆嵌入。

当用作K +离子电池的阴极时，我们实现了160 mA h g-1的高比容量和〜570 W h kg？1的大能量密度，是迄今为止报道的最佳性能。此外，所制备的2D多层异质结构还可以扩展为高性能Na +，Zn2 +和Al3 +离子电池的阴极。

研究人员说，这项工作预示了将二维材料的应变工程用于先进的能量存储应用的有前途的策略。

王教授说：“应变工程学的策略可以扩展到许多其他纳米材料，以合理设计电极材料，以实现锂离子化学以外的高能量存储应用，”王教授说。

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参考：潘雄，张凡，张秀云，王世健，刘浩，孙冰，张金强，孙一强，马仁之，班代雄，崔凤周，刘宗文，佐佐木隆吉和王国秀，2020年7月3日，自然通讯。
10.1038 / s41467-020-17014-w

这项研究是与日本国立材料科学研究所的佐佐木贵义教授合作进行的。

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