北京工业大学刘韵洁：高熵氧化物调节高性能含水锌离子电池的原子级相互作用
论论资讯 ｜ 2023-10-25 ｜
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High Entropy Oxides Modulate Atomic-Level Interactions for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries
Du Kai; Liu Yujie; Yang Yunfei; Cui Fangyan; Wang Jinshu; Han Mingshan; Su Jingwen; Wang Jiajun; Han Xiaopeng; Hu Yuxiang
Published：2023-10-24
DOI：10.1002/adma.202301538
研究背景
新型高性能水系锌离子电池的研究
在当今社会，电池已经成为人们生活中必不可少的一部分。但是传统的电池存在着一些问题，例如成本高、重量大、对环境的污染等。因此，人们开始研究新型电池，其中水系锌离子电池（AZIBs）备受关注。但是，由于高电荷密度锌离子与传统氧化物阴极的固定结晶度之间的强静电相互作用，AZIBs的性能受到了限制。
研究内容
高熵氧化物材料的应用
为了提高电子转移效率和改善晶格耐受性，研究者提出了一种革命性的高熵氧化物（HEOs）材料，作为AZIBs的阴极。这种材料具有多径电子转移和显著的结构稳定性。由于HEOs中不同类型金属原子的相互作用，形成了独特的“鸡尾酒”效应，其d带宽度得到了显著扩展，而且比单金属氧化物具有更低的简并度，这有助于方便地进行电子转移，并在AZIBs中实现了最佳的速率性能（10.0 A g-1下136.2 mAh g-1）。此外，HEOs的强烈晶格应变场高度耐受高电荷密度Zn2+的静电斥力，从而在AZIBs中表现出卓越的循环稳定性。此外，HEOs中元素的超级可选性在AZIBs中展示了显著的潜力。
研究意义
为新型电池的发展提供新思路
这项研究提出了一种新型高熵氧化物材料作为AZIBs的阴极，具有多径电子转移和结构稳定性，可以提高电子转移效率和改善晶格耐受性。此外，这种材料的超级可选性也为AZIBs的发展提供了新的思路。这项研究的创新点在于提出了一种新型阴极材料，为AZIBs的发展提供了新的方向，有望在未来的电池领域发挥重要作用。
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