Китайский УНиТ разработал новый тип ионно-цинковой батареи, для зарядки которой требуется 18 секунд.
Группа профессора Сун Ли из Национальной лаборатории синхротронного излучения Университета науки и технологии(УНиТ) Китая предложила новую концепцию и разработала аккумулятор с быстрой зарядкой. Материал катода ионно-цинковой батареи с интеркаляцией корня аммония, пятиокисью ванадия. Соответствующие результаты были опубликованы в известном научном журнале «PNAS» под названием «Вызванное интеркалантом занятие орбиты V t2g в катоде из оксида ванадия в направлении быстро заряжающихся водных цинк-ионных аккумуляторов».
Результаты испытаний показывают, что при плотности тока 200C удельная емкость катодного материала пентаоксида ванадия с интеркалированием аммония (NH4+-V2O5) остается на уровне 101,0 мАч г-1, а время зарядки составляет всего 18 секунд.
Эта работа обеспечивает основу для понимания механизма накопления Zn2+ в интеркалированных материалах V2O5 с точки зрения атомных орбиталей, а также закладывает основу для применения высокоэффективных ZIB в быстрозаряжающихся устройствах накопления энергии.
В настоящее время водные ЗИБ стали одной из наиболее перспективных технологий устойчивого хранения энергии благодаря их безопасности, нетоксичности и высокой теоретической емкости.
Среди многих электродных материалов ZIB, слоистые оксиды ванадия обладают характеристиками регулируемой кристаллической структуры и высокой емкости, и в настоящее время широко изучаются как катодные материалы. Стратегия, основанная на ионном или молекулярном преинтеркалировании, может эффективно решить проблемы недостаточного пространства решетки и низкой электронной проводимости катодных материалов, тем самым дополнительно улучшая характеристики батареи.
Заявляется, что текущие исследования материалов интеркаляционных катодов в основном сосредоточены на расширение межслоевого пространства в емкость. Таким образом, разработка передовой технологии определения характеристик на месте и глубокое понимание изменений внутренней структуры электродных материалов, вызванных интеркалантами, с точки зрения атомных орбиталей, являются ключом к проектированию и разработке высокоэффективных катодных материалов в будущее.
Также сообщается, что в этой работе используется комплексная экспериментальная платформа источника света синхротронного излучения в сочетании с различными экспериментальными методами спектроскопии синхротронного излучения in-situ и ex-situ для глубокого выявления заполнения орбиты V 3dt2g в V2O5 после интеркаляции ионов аммония (NH4+). Изменения и обратимый закон эволюции в процессе зарядки и разрядки. Установлено, что интеркаляция NH4+ в значительной степени вызывает структурное искажение связи VO, что в дальнейшем приводит к перестройке электронной структуры и способствует занятию вакантного состояния 3dxy на V t2g-орбитали. Это занятие орбиты V t2g значительно улучшает электропроводность материала в сочетании с увеличенным расстоянием между слоями после интеркаляции NH4+, что значительно ускоряет перенос ионов цинка (Zn2+), реализуя сверхвысокие характеристики цинк-ионных батарей.
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.