基于POMs的新型儲能材料
POMs開放式的結構適合大的金屬陽離子（比如Na+、Mg2+等）的快速傳輸，單個多金屬氧酸鹽團簇處于納米尺寸（1～5nm）在發生可逆的多電子的電化學氧化還原反應的時候能夠保持其團簇結構的穩定，從而實現穩定的高能量密度和高功率密度；該類材料易于設計合成，易于回收，是未來極具發展潛力的新型儲能材料。首次報道了Li7[V15O36(CO3)]作為鋰離子電池正極材料在1.9-4.0 V的電壓窗口范圍能發生穩定可逆的14個電子的反應，表現出250 mAh g-1的放電比容量，而且依然能夠保持Li7[V15O36(CO3)]團簇結構的穩定。展示出POMs材料作為儲能材料的應用潛力。同時，后續的研究發現{V15O36(CO3)}團簇中，由于不同位點的釩展示出不同的電化學性能，對金屬鋰表現為不同的氧化還原電位，因此{V15O36(CO3)}團簇展示出同時作為正極和負極的潛力，作為鋰離子對稱電池，在100 A g-1的電流密度下仍然能夠提供高達51.5 kW kg-1的能量密度。同時在1 A g-1的電流密度下循環500周，容量保持率仍然在80%以上。顯示出POMs材料良好的結構穩定性和循環性能。進一步的研究表明， {V15O36(CO3)}團簇不僅具有良好的儲鋰能力，而且作為鈉離子電池材料也顯示出優異的性能。 {V15O36(CO3)}團簇作為鈉離子電池正極材料能夠釋放240 mAh g-1的容量，全電池的能量密度可以達到390 Wh kg-1（Adv. Mater. , 2015, 27, 4649–4654; Adv. Energy Mater. 2017, DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.201701021）。
廈門大學
2021-04-11
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