【摘 要】
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传统储能设备已无法满足当今社会对储能设备的要求,人们急需寻找到合适的替代品。其中,水系锌离子电池（AZIBs）由于其储量丰富成本低廉、理论容量高且绿色环保安全,在一众储能设备中脱颖而出。由于传统锌负极材料的锌枝晶的生长,严重地影响了传统水系锌离子电池的进一步发展生产与广泛使用。所以,针对锌负极枝晶生长这一严重问题,我们提出研制了新型的无锌负极材料即h-MoO3和h-MoOx,这两种材料大大地提高了
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传统储能设备已无法满足当今社会对储能设备的要求,人们急需寻找到合适的替代品。其中,水系锌离子电池（AZIBs）由于其储量丰富成本低廉、理论容量高且绿色环保安全,在一众储能设备中脱颖而出。由于传统锌负极材料的锌枝晶的生长,严重地影响了传统水系锌离子电池的进一步发展生产与广泛使用。所以,针对锌负极枝晶生长这一严重问题,我们提出研制了新型的无锌负极材料即h-MoO3和h-MoOx,这两种材料大大地提高了传统水系锌离子电池的性能。本文首先采用简单的一步水热合成法制备了正极材料Mn7O13·5H2O与负极材料h-MoO3、h-MoOx,通过一系列表征手段确定了样品的物相结构与成分,再分别将正极材料和负极材料组装为半电池后进行电化学性能测试。然后将正极材料Mn7O13·5H2O与负极材料h-MoO3、h-MoOx分别进行配对,组装成为h-MoO3//Mn7O13·5H2O全电池与h-MoOx//Mn7O13·5H2O全电池,通过调节负极材料与正极材料的质量比,寻找出能够使全电池性能最佳的配对比例,最后对全电池电化学性能进行了进一步的测试,并对其储锌机理进行了研究。结果表明,负极材料与正极材料最佳配对比例为3:1,并且新型负极材料h-MoO3、h-MoOx的引入极大地改善了传统锌离子电池系统的充放电性能、循环性能以及倍率性能。其中,h-MoO3//Mn7O13·5H2O全电池在100次循环后,容量保持率为73.6%,h-MoOx//Mn7O13·5H2O全电池性能最佳,在1 A·g-1的电流密度下,最高放电比容量可达117 m Ah·g-1,并且能够稳定循环1000次以上。研究其机理发现,由于h-MoOx的多层级纳米结构、固体电解质界面膜的形成、氧空位和结晶水,使该全电池拥有优异的储锌性能。
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