高電容、高充電/放電速率能力且能長循環(huán)充放電的儲能電池是當前永續(xù)能源主要的前瞻研究課題。依市場應用需求，鋰電池因其高能量密度和優(yōu)秀的循環(huán)壽命已被廣泛應用，但面臨日益增長的鋰資源價格及安全隱患等因素，研發(fā)便宜、無毒又安全的可充式電池材料是有其必要性的。金屬鋅，由于其毒性小、安全性高、低成本，易于回收，且相對低的反應使可應用于水性體系等諸多優(yōu)點，已被視為很有前途的前瞻永續(xù)電池材料。臺灣中興大學林寬鋸教授課題組利用簡易電化學沉積的方法，成功地在金屬集流板-鎳網上直接成長奈米片狀之錳氧化物結構。其交錯架成的三維孔洞，經過鋅參雜后，發(fā)現在水溶液電解液條件下的鋅離子電池可展現出高電容、高充放電率且長循環(huán)充電的正極效能。其綜合優(yōu)點如下：首先，透過銀粒子-奈米碳管(AgCNT)修飾于鎳網上的方式可提升活性材料的附著量致使材料電容增加，再者，藉由金屬鋅離子的參雜能有效增加材料導電性能，再藉由材料內部的豐富孔洞，可提供材料高比表面積，縮短離子傳輸距離，因此能有效提升材料電容值與充放電速度。同時，三維孔洞的存在能緩衝錳氧化物在充放電時的體積膨脹，有效提高材料的結構穩(wěn)定性。在上述特性下，此正極材料能提供良好的放電電容(在0.3 A g─1的電流密度下能提供572 mA h g─1)、優(yōu)異的功率密度性能(在大電流密度6 A g─1的電流密度下，能提供272.7 mA h g─1的電容)，以及足夠的迴圈穩(wěn)定性能。我們相信此金屬摻雜錳氧化物的設計及合成方法將有效地提供更多應用于高性能水系儲能電池的市場應用。
論文信息 Facile Construction of Zn-Doped Mn3O4?MnO2 Vertical Nanosheets for Aqueous Zinc-Ion Battery Cathodes Dr. Wen Yin Ko, Andre Lammiduk Lubis, Ho Ya Wang, Tung Ching Wu, Shin Ting Lin, Prof.?Dr. Kuan Jiuh Lin ChemElectroChem DOI: 10.1002/celc.202200750
