中山大學鋅離子電池正極材料和儲能機制研究方面取得新進展

水系鋅離子電池是一種高容量和優異倍率特性的二次電池，其組成包括中性或弱酸性水系電解液、鋅負極和正極材料，具有安全環保、儲量豐富、成本低等優點，被認爲是一種具有應用前景的新型電化學儲能體系。目前，鋅離子電池的研究尚處於初期階段，制約其發展的主要問題是缺乏兼具高容量和長循環穩定性的正極材料。此外，鋅離子的存儲機制仍存在較大爭議。

近期，材料科學與工程學院王成新教授課題組採用簡單的溶膠凝膠法制備了微米片結構的V2O5·nH2O/GO復合材料，利用其作爲水系鋅離子電池的正極材料。

研究發現，通過改變氧化石墨烯表面的含氧官能團可以實現電池性能的有效調控。進一步研究表明，該電池體系除了表現出傳統的釩的氧化還原機理，同時伴隨着鋅離子的嵌入/脫出，釩氧化物表面以及氧化石墨烯表面的含氧基團均參與了氧化還原反應（命名爲贗鋅空反應）。正是由於含氧基團的氧化還原，Zn/V2O5·nH2O電池的容量由342mAh/g大幅提升到496mAh/g，是目前已報道的水系鋅離子電池容量最高值。同時，所制備的鋅離子電池成功實現了高達10.6mAh/cm2的可逆面積比容量和超長循環穩定性（循環10000次後，容量持有率爲84.7%）。

成果以Pseudo-Zn-Air and Zn-Ion Intercalation Dual Mechanisms to Realize High-Areal Capacitance and Long-Life Energy Storage in Aqueous Zn-Battery爲題發表在材料學領域重要期刊AdvancedEnergy Materials（2019, 9, 1901480），通訊作者爲楊功政副教授和王成新教授，第一作者爲魏同業博士（已畢業，就職於湘潭大學）。該研究得到國家自然科學基金的大力支持。