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一區(qū)論文應用案例 · 前沿專題型

層間摻雜對層狀氧化釩電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控，制備高性能低溫高倍率鋅離子電池

該研究發(fā)表于 Advanced Functional Material（2019），使用 XH-800S 開展 水系鋅離子電池、層狀釩氧化物正極 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括容量 367 mAh g-1。

論文編號 259
應用方向 水系鋅離子電池、層狀釩氧化物正極、微波快速合成、層間摻雜策略
關(guān)鍵結(jié)果 容量 367 mAh g-1
核心條件 溫度 200 °C / 20 °C
論文編號
259
期刊
Advanced Functional Material
影響因子
18.808
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2019
設備型號
XH-800S
作者單位
廣東工業(yè)大學；化學工程與輕工業(yè)學院
Guangdong University of Technology
研究方向
水系鋅離子電池 層狀釩氧化物正極 微波快速合成 層間摻雜策略

事實快照

  • 論文：層間摻雜對層狀氧化釩電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控，制備高性能低溫高倍率鋅離子電池
  • 設備：XH-800S
  • 期刊與分區(qū)：Advanced Functional Material，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 200 °C / 20 °C；時間 3 h
  • 關(guān)鍵結(jié)果：容量 367 mAh g-1
  • 用途：可作為 水系鋅離子電池、層狀釩氧化物正極 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

作者提出通過層間 Mn2+ 摻雜與結(jié)構(gòu)水協(xié)同調(diào)控層狀釩氧化物電子結(jié)構(gòu)，得到 Mn0.15V2O5·nH2O 復合正極。摘要明確給出，該材料在 0.1 A g?1 下可實現(xiàn) 367 mAh g?1，在高電流密度 10 和 20 A g?1 下 8000 次循環(huán)后仍分別保有 153 和 122 mAh g?1，并在 ?20 °C、2.0 A g?1 下 3000 次循環(huán)后仍保持 100 mAh g?1。

研究背景與解決的問題

作者提出通過層間 Mn2+ 摻雜與結(jié)構(gòu)水協(xié)同調(diào)控層狀釩氧化物電子結(jié)構(gòu)，得到 Mn0.

設備應用與實驗條件

項目參數(shù)
溫度200 °C / 20 °C
時間3 h

關(guān)鍵結(jié)果

容量 367 mAh g-1
指標結(jié)果
容量367 mAh g-1

機制/方法亮點

  • 這篇論文的機制主線并不是“摻雜以后更穩(wěn)定”這么簡單，而是圍繞層間電子結(jié)構(gòu)調(diào)控展開。 首先，Mn2+ 層間摻雜會調(diào)節(jié)層間電荷分布和局部電子結(jié)構(gòu)，從而縮窄帶隙并改善電子傳輸。這一點很關(guān)鍵，因為作者強調(diào)的不是單純結(jié)構(gòu)支撐作用，而是摻雜已經(jīng)進一步作用到了電子結(jié)構(gòu)層面。 其次，結(jié)構(gòu)水并不是被動存在的客體分子，而是與層間摻雜離子共同維持層狀框架穩(wěn)定，降低反復插層脫層過程中可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)損傷。因此，本文中的“層間調(diào)控”其實是 Mn2+ 和結(jié)構(gòu)水共同構(gòu)成的協(xié)同穩(wěn)定機制。 再次，層狀納米片組裝出的分級結(jié)構(gòu)有利于電解液浸潤和 Zn2+ 快速擴散，因此它解決的不只是導電性問題，也改善了離子遷移路徑。 最終，這種更穩(wěn)的層間環(huán)境和更快的電子/離子傳輸，使材料在高倍率、超長循環(huán)甚至低溫工況下仍能維持較好的可逆性。所以，這篇論文真正成立的地方，是把“電子結(jié)構(gòu)調(diào)控”“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定”和“極端工況驗證”三條線同時打通了。

應用價值

  • 論文明確使用 XH-800G 在 200 °C / 3 h 條件下制備關(guān)鍵正極材料。
  • 0.1 A g?1 下容量達到 367 mAh g?1。
  • 10 A g?1 下 8000 次循環(huán)后仍有 153 mAh g?1。
  • ?20 °C 下 2.0 A g?1 循環(huán) 3000 次后仍保持 100 mAh g?1。
  • 將層間摻雜、結(jié)構(gòu)水和電子結(jié)構(gòu)調(diào)控三條線整合得較完整。

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常見問題

這篇論文使用了哪種設備？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Advanced Functional Material（2019），使用 XH-800S 開展 水系鋅離子電池、層狀釩氧化物正極 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括容量 367 mAh g-1。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Advanced Functional Material，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Electronic Structure Regulation of Layered Vanadium Oxide via Interlayer Doping Strategy toward Superior High-Rate and Low-Temperature Zinc-Ion Batteries
Advanced Functional Material, 2019
DOI: 10.1002/adfm.201907684