中南民族大学考研，中南民族大学考研分数线
文章摘要
中南民族大学张道洪教授&王秋凡副教授团队首次提出了一种具有富氧空位稳定隧道WO3的预插层非金属离子(NH4+)作为新型插层阳极来构建无锌金属摇椅ZIBs。水溶液中加入乙二醇添加剂，可调节Zn2+的溶剂化结构，抑制析氢副反应。通过集成协同改造，可以构建高倍率、超稳定的水系Zn-(NH4)xWO3电池，该电池具有更高的比容量(0.1 A g-1时为153 mAh g-1)，优异的倍率性能(当电流密度增加到3 A g-1时，比电容仍为86 mAh g-1)，在5 A g-1下循环2200次，容量保持100%的高循环稳定性。原位X射线衍射和XPS揭示了Zn2+在(NH4)xWO3中的可逆嵌入/脱出过程。组装的(NH4)xWO3//MnO2摇椅ZIBs在0.1 A g-1时提供了82 mAh g-1的出色容量，令人印象深刻的循环稳定性。此外，柔性(NH4)xWO3//MnO2 ZIBs可以为基于电致变色器件的PANI/WO3供电，具有高颜色对比度和快速响应时间。本研究为开发高性能可充电水系ZIBs提供了新的思路。
图文速递
图1
a)(NH4)xWO3海胆球的合成图。b)锌离子电池装置示意图。(NH4)xWO3和WO3的c)XRD, d)BET, e)EPR。(NH4)xWO3的f)W 4f谱，g)O 1s和h)N 1s谱。
图2
NWOd的a,b)SEM图，c)TEM图像。NWOd的d)高环形暗场TEM图像和e-h)相关元素映射。NWOd的i)HRTEM图像，j)晶格距离，k)SAED模式。
图3
a)FT-IR图像，b)不同添加剂浓度的速率能力。c)不同电解质在电流密度为1 mA cm-2、面容量为1 mAh cm-2时Zn//Zn电池的循环性能。在电流密度为1 mA cm-2，面积容量为1 mAh cm-2的条件下1 h，纯Zn d)， 0% e)和10% f)添加剂的SEM。g)10%添加剂的速率性能。
图4
a,b)NWOd不同放电/带电状态下的异位XRD谱图。NWOd初始和完全放电/带电状态的高分辨率XPS谱：c)Zn 2p, d)W 4f, e)O 1s，f)N 1s。g)NWOd在放电/充电过程中的电化学反应示意图。
图5
a)NWOd电极的CV曲线。b)Log i和Log v的图。c)电容容量在NWOd中的贡献率。d)NWOd在0.9 mV s-1下的电容贡献。e)NWOd和WO3状态图密度。f)Zn2+在NWOd和WO3中的扩散势垒。g)NWOd和WO3的EIS图。h)GITT剖面和NWOd扩散系数。
图6
a)各周期NWOd-ZIBs的CV曲线。b)NWOd-ZIBs的GCD曲线。c)NWOd-ZIBs和WO3-ZIBs的速率性能。d)NWOd-ZIBs与其他参考文献比较的Ragone图。e)0.1 A g-1时NWOd-ZIBs和WO3-ZIBs的循环性能；f)5 A g-1时NWOd-ZIBs的循环性能。
图7
a)Cu-MnOx//NWOd锌离子全电池模型。b)1 A g-1电流密度下Cu-MnOx和NWOd的GCD曲线。c)不同电流密度下NWOd的GCD曲线。d)全电池的速率性能。e)0.1 A g-1时NWOd-ZIBs和WO3-ZIBs的循环性能；f)1 A g-1时NWOd-ZIBs的循环性能。g)全电池电致变色集成器件模型图。h)集成电致变色器件在不同电压下的颜色变化图。
研究结论
综上所述，本文合理设计了含NH4+预插层(NWOd)海胆球的富氧缺陷WO3作为新的插层阳极来构建无锌金属摇椅ZIBs。氧缺陷的形成是由于NH4+的引入，NWOd中的氧缺陷可以调节内部结构，提高电导率，最终有利于电化学动力学，提高可循环性。水溶液中加入乙二醇添加剂，可调节Zn2+的溶剂化结构，抑制析氢副反应。得益于这些优点，NWOd阳极获得了更好的比容量(在0.1 A g-1时为153 mAh g-1)，并且在5 A g-1下的2200次循环中具有100%的容量保持。详细阐述了Zn2+在NWOd中可逆嵌入/脱出的电化学反应机理。组装的(NH4)xWO3//MnO2摇椅ZIBs在0.1 A g-1时可提供82 mAh g-1的出色容量，令人印象深刻的循环稳定性，并可为基于PANI/WO3的电致变色器件提供高颜色对比度和快速响应时间。本研究为研制先进、安全的ZIBs提供了新的途径。
文献链接
Coupling Engineering of NH4+ Pre-Intercalation and Rich Oxygen Vacancies in Tunnel WO3 Toward Fast and Stable Rocking Chair Zinc-Ion Battery
Guofu Tian，Qi Wang，Zaiting Qu，Hao Yu，Daohong Zhang*，Qiufan Wang*
https://doi.org/10.1002/smll.202206701
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