温州大学金辉乐团队在锂离子电池正极材料获系列进展（1）与锂硫、锂硒电池相比

（1）与锂硫、锂硒电池相比，锂-碲（Li-Te）电池由于具有较高的理论体积容量、优异的电子导电性以及缓解穿梭效应而受到越来越多的关注。然而， Te的巨大体积膨胀严重影响了其在新出现的电池系统中的实际应用。因此，如何减轻或消除Te的体积变化对于实现Te的优良性能具有重要意义。这篇工作致力于扩展锂碲硫化电池系列，该系列已被公认为在未来储能系统里是有前景的。
本文将一种新的电化学方法应用于微纳米TexSy材料的工程中，发现TexSy相与多壁碳纳米管相结合，使所制备的锂离子电池具有优异的循环稳定性和高倍率性能。在材料合成过程中，硫成功嵌入到碲基体中，提高了整体容量性能。对TexSy进行了表征，验证了它是一种Te少、S多的微纳米结构材料。与原始的纯Te粒子相比，容量大大提高，体积膨胀变化得到有效抑制。 Li-TexSy电池组装后，验证了锂离子稳定的电接触和倍率性能，以及显著的电化学性能。该研究通过在TexSy的非线性电化学合成过程中应用不同种类的硫源来设计新型的TexSy相并填补TexSy相图中的一些空白。实验结果表明，不同的硫源对Te有不同的晶格畸变，从而形成不同类型的TexSy相，其中， Na2S衍生的TexSy与多壁碳纳米球磨管赋予了Li-TexSy电池丰富的体积容量性能和高循环稳定性。

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该项成果以“AdvancedTexSy-CNanocompositesforHigh-PerformanceLithiumIonBatteries”为题在著名期刊FrontiersinChemistry上发表，王舜教授、金辉乐教授和李俊副教授为通讯作者。
文章地址：
https://doi.org/10.3389/fchem.2021.687392

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（2）近年来，水系锌离子电池因其高比容量、安全、环保、低成本等优势获得了快速发展，未来有望在大规模储能领域占据主导地位。开发兼具良好倍率性能和足够循环寿命的正极材料是水系锌离子电池商业化的关键。钒基氧化物具有低成本和高理论容量，被认为是理想的水系锌离子电池正极材料。然而， Zn2+在其晶体结构中嵌入/脱出时，存在固有的反应动力学缓慢、不可逆的结构劣化等问题，导致电化学性能衰减，这限制了其进一步发展。

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图1：Zn3V3O8合成及形态演化示意图
近日，李俊教授和金辉乐教授、中国科学技术大学陈涛教授等人提出了以“富锌”的钒基化合物Zn3V3O8(ZVO)为前驱体，通过原位电化学诱导脱去多余锌离子的策略，构建了锌离子和水分子共插层的Zn0.52V2O5-a·1.8H2O(ZVOH)正极用于高性能的水系锌离子电池。

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(a)ZVO多面体的XRD谱图和(b)晶体结构示意图。 (c,d,e,f)ZVO的SEM,TEM,HRTEM和SAED谱图。 (g)ZVO的STEM图和相应的元素映射图。
不同于钒氧化物层间预插入金属离子的策略，非原位XRD ， Raman ， TEM-EDS和ICP结果显示， ZVO中本就含有大量Zn2+ ，相变过程中ZVO中多余的Zn2+被脱去转化为Zn2+和H2O分子共插的层状Zn0.52V2O5-a·1.8H2O结构。存在于层间的Zn2+起到稳固钒氧化物结构的支柱作用，提高材料的稳定性，水分子的电荷屏蔽作用，有利于Zn2+的快速嵌入和脱出。 Zn0.52V2O5-a·1.8H2O作为水系锌离子电池正极，展现出优异的倍率性能和循环稳定性，在20Ag-1的大电流密度下循环18000次后容量保持率为95.4% 。这种以“富阳离子”钒氧化物为前驱体的原位自转化策略，为解决水系锌离子电池正极材料结构衰退问题提供了一种新思路。