水系鋅離子電池是一種高容量和優(yōu)異倍率特性的二次電池，其組成包括中性或弱酸性水系電解液、鋅負極和正極材料，具有安全環(huán)保、儲量豐富、成本低等優(yōu)點，被認為是一種具有應用前景的新型電化學儲能體系。目前，鋅離子電池的研究尚處于初期階段，制約其發(fā)展的主要問題是缺乏兼具高容量和長循環(huán)穩(wěn)定性的正極材料。此外，鋅離子的存儲機制仍存在較大爭議。

 

       近期，材料科學與工程學院王成新教授課題組采用簡單的溶膠凝膠法制備了微米片結構的V2O5·nH2O/GO復合材料，利用其作為水系鋅離子電池的正極材料。

 

       研究發(fā)現，通過改變氧化石墨烯表面的含氧官能團可以實現電池性能的有效調控。進一步研究表明，該電池體系除了表現出傳統(tǒng)的釩的氧化還原機理，同時伴隨著鋅離子的嵌入/脫出，釩氧化物表面以及氧化石墨烯表面的含氧基團均參與了氧化還原反應（命名為贗鋅空反應）。正是由于含氧基團的氧化還原，Zn/V2O5·nH2O電池的容量由342mAh/g大幅提升到496mAh/g，是目前已報道的水系鋅離子電池容量最高值。同時，所制備的鋅離子電池成功實現了高達10.6mAh/cm2的可逆面積比容量和超長循環(huán)穩(wěn)定性（循環(huán)10000次后，容量持有率為84.7%）。

      成果以Pseudo-Zn-Air and Zn-Ion Intercalation Dual Mechanisms to Realize High-Areal Capacitance and Long-Life Energy Storage in Aqueous Zn-Battery為題發(fā)表在材料學領域重要期刊AdvancedEnergy Materials（2019, 9, 1901480），通訊作者為楊功政副教授和王成新教授，第一作者為魏同業(yè)博士（已畢業(yè)，就職于湘潭大學）。該研究得到國家自然科學基金的大力支持。