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離子嵌入過程必經(jīng)歷電極-電解質界面過程，例如脫溶劑化，這決定了電化學動力學。但是，實現(xiàn)快速離子嵌入并研究界面處的離子轉換仍然是一個挑戰(zhàn)。

近日，武漢理工大學麥立強教授、深圳大學楊金龍助理教授和四川大學趙焱教授合作共同揭示了電極-電解質界面處NH₄⁺脫質子化及誘導H₂O自水解以提供足夠的H₃O⁺以實現(xiàn)NH₄⁺和H₃O⁺的共嵌入現(xiàn)象，VO₂(B)負極材料因此得以實現(xiàn)高可逆容量和高倍率性能。

理論計算反應（1）的自由能為39.93 Kcal mol^?1，反應（2）的自由能為74.53 Kcal mol^?1，由此可見，NH₄⁺脫質子過程比H₂O自水解提供質子在熱力學上更容易發(fā)生。

通過原位紅外觀測VO₂(B)在乙酸銨-水電解液中的電化學過程，在放電過程中NH₄⁺會首先大量聚集在VO₂(B)負極材料表面（~1420 cm^?1），同時VO₂(B)結構內與V配位的NH₄⁺振動峰（~1460 cm^?1）也出現(xiàn)，源自N-H···O（VO₂(B)）的振動峰（~1540 cm^?1）則表明NH₄⁺在VO₂(B)負極材料表面的吸附過程，隨后1050-1250 cm^?1振動峰的出現(xiàn)表明NH₃的生成。與NH₄⁺相關的振動峰在乙酸銨-乙二醇電解液中也被觀測到，但是容量大大降低，說明H₂O在電極-電解質界面處NH₄⁺脫質子化及誘導H₂O自水解過程起到重要作用。

通過原位XRD作者發(fā)現(xiàn)VO₂(B)負極材料發(fā)生了可逆固溶相離子嵌入/脫出過程。

VO₂(B) 負極材料可以實現(xiàn)高倍率（10 A g^?1）和高容量（>150.3 mAh g^?1）的長循環(huán)性能，與(NH₄)₂CuFe(CN)₆正極材料匹配可以提供~1.1 V的工作電壓。

電極-電解質界面處NH₄⁺脫質子化及誘導H₂O自水解的NH₄⁺和H₃O⁺共嵌入使得VO₂(B)成為高可逆容量和高倍率性能負極材料，同時為質子儲能提供了新的設計思路。