近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院冶金工程專(zhuān)業(yè)碩士研究生王旭日在材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials在線(xiàn)發(fā)表了題為Magnesium Ion Doping and Micro-structural Engineering Assist NH4V4O10 as A High-performance Aqueous Zinc Ion Battery Cathode的研究論文。江蘇大學(xué)為論文第一完成單位，王旭日為論文第一作者，我校劉云建教授與山東高等技術(shù)研究院郭瑞強(qiáng)教授、廣東工業(yè)大學(xué)李成超教授為共同通訊作者。
近期，水系鋅離子電池作為最具潛力的鋰離子電池替代品之一，受到廣泛關(guān)注。在水性鋅離子電池的設(shè)計(jì)中，陰極材料是限制電池整體容量的關(guān)鍵部件。層狀釩酸銨材料由于其小分子量和大離子半徑而表現(xiàn)出顯著的質(zhì)量比容量和離子傳輸速率，而Zn2+和V-O間的強(qiáng)靜電相互作用以及N-H.…O鍵的脆弱離子鍵阻礙了它們的發(fā)展。在該工作中，劉云建團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了具有3D花瓣?duì)钚蚊驳腗g2+摻雜NH4V4O10正極材料，以降低遷移能壘并抑制胺的溶解。
由于三維花狀形態(tài)以及Mg2+和結(jié)構(gòu)水的共同作用，Zn2+和V-O間的靜電相互作用減弱，并構(gòu)建了額外的離子通道，降低了鋅離子遷移能壘。預(yù)插層的Mg2+增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并抑制了不可逆脫氨過(guò)程，使該材料獲得優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，適量的Mg2+摻雜可以顯著提高NH4V4O10正極材料的放電容量、循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能。改性后的NH4V4O10正極材料，展現(xiàn)出優(yōu)秀的循環(huán)穩(wěn)定性（在10A g-1電流密度下經(jīng)過(guò)5000次循環(huán)后具有90.2%的容量保持率）及良好的倍率性能（25A g-1電流密度下放電比容量達(dá)到118mAh g-1）。同時(shí)，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用豐富的表征手段深入研究了鎂離子摻雜與形貌調(diào)控的作用機(jī)理及影響規(guī)律，并驗(yàn)證了該材料Zn2+/H2O共插層的儲(chǔ)鋅機(jī)制。
該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、江蘇省優(yōu)秀博士后計(jì)劃和江蘇省博士后科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。（材料學(xué)院）
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202306205
