高电容、高充电/放电速率能力且能长循环充放电的储能电池是当前永续能源主要的前瞻研究课题。依市场应用需求,锂电池因其高能量密度和优秀的循环寿命已被广泛应用,但面临日益增长的锂资源价格及安全隐患等因素,研发便宜、无毒又安全的可充式电池材料是有其必要性的。金属锌,由于其毒性小、安全性高、低成本,易于回收,且相对低的反应使可应用于水性体系等诸多优点,已被视为很有前途的前瞻永续电池材料。台湾中兴大学林宽锯教授课题组利用简易电化学沉积的方法,成功地在金属集流板-镍网上直接成长奈米片状之锰氧化物结构。其交错架成的三维孔洞,经过锌参杂后,发现在水溶液电解液条件下的锌离子电池可展现出高电容、高充放电率且长循环充电的正极效能。其综合优点如下:首先,透过银粒子-奈米碳管(AgCNT)修饰于镍网上的方式可提升活性材料的附著量致使材料电容增加,再者,藉由金属锌离子的参杂能有效增加材料导电性能,再藉由材料内部的丰富孔洞,可提供材料高比表面积,缩短离子传输距离,因此能有效提升材料电容值与充放电速度。同时,三维孔洞的存在能缓衝锰氧化物在充放电时的体积膨胀,有效提高材料的结构稳定性。在上述特性下,此正极材料能提供良好的放电电容(在0.3 A g─1的电流密度下能提供572 mA h g─1)、优异的功率密度性能(在大电流密度6 A g─1的电流密度下,能提供272.7 mA h g─1的电容),以及足够的迴圈稳定性能。我们相信此金属掺杂锰氧化物的设计及合成方法将有效地提供更多应用于高性能水系储能电池的市场应用。
论文信息 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