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循環(huán)性能優(yōu)異的水系鎳鋅電池的研發(fā)

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1451次  |  2019年01月20日  

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愿摺⒊杀镜土㈦x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。

喜報(bào)!中山大學(xué)研制出了循環(huán)性能優(yōu)異的水系鎳鋅電池

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)15.1mWhcm?3,功率密度達(dá)到1392mWcm-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(RuiWang,YiHan,ZifanWang,JiuxingJiang*,YexiangTongandXihongLu*Adv.Funct.Mater.,2018,28,1802157),題為“Nickel@NickelOxideCore–ShellElectrodewithSignificantlyBoostedReactivityforUltrahigh-EnergyandStableAqueousNi–ZnBattery”。

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、青年千人項(xiàng)目、廣州市珠江科技新星專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

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