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新的纳米工程策略显示了改进先进储能的潜力

更新时间:2020-07-12 21:36点击:

可再生能源的快速发展对大规模、低成本、高能量密度的固定储能系统产生了巨大的需求。

锂离子电池有许多优点,但它含有丰富的金属元素,如钠、钾、锌和铝。

这些元素与锂有相似的化学性质,最近被广泛研究,包括钠离子电池(SIBs)、钾离子电池(PIBs)、锌离子电池(ZIBs)和铝离子电池(AIBs)。尽管在氧化还原电位和能量密度等方面具有广阔的前景,但由于缺乏合适的电极材料,这些超锂的开发受到了阻碍

悉尼科技大学的王国秀教授领导的一项新研究,发表在《自然通讯》上,描述了在二维石墨烯纳米材料中使用界面应变工程来生产一种新型阴极的策略。应变工程是通过改变材料的机械或结构属性来调整材料性能的过程。

“超锂离子电池在高能量密度、低成本和大规模能源存储应用方面很有前途。然而,主要的挑战在于开发合适的电极材料。

“本研究通过二维多层vopo4 -石墨烯异质结构的界面应变工程,展示了一种新型零应变阴极,用于Na 、K 、Zn2 、Al3 离子的可逆插层。

当用作K 离子电池的阴极时,我们获得了160ma h g-1的高比容量和~570 Wh kg-1的大能量密度,呈现了迄今为止最好的性能报告。此外,所制备的二维多层异质结构还可扩展为高性能Na 、Zn2 和Al3 离子电池的阴极。

研究人员说,这项工作预示着一个很有前途的策略,利用应变工程的二维材料,以先进的储能应用。

王教授说:“应变工程的策略可以扩展到许多其他纳米材料,用于合理设计电极材料,使其在锂离子化学之外的高能量存储应用。”