我室揭示锌离子电池正极孔道材料中的储锌机制

　　近日，我室无机膜与催化新材料研究组（504组）杨维慎研究员和朱凯月副研究员团队在水系锌离子电池机理研究方面取得新进展，将结构稳定的孔道材料MoV_0.41Te_0.12O₄（MVT-M1）应用于锌离子电池的正极，并在原子尺度上直接观察到隧道内Zn²⁺的嵌入和脱嵌过程。

　　本工作中，研究团队将结构稳定的孔道材料MoV_0.41Te_0.12O₄（MVT-M1）应用于锌离子电池的正极。MVT-M1具有宽而稳定的六元环（约5Å）和七元环（约6Å）隧道，有利于循环过程中可逆的Zn2+嵌入和脱嵌，并且富含氧化还原中心（Mo、V、Te），促进电荷再分配，从而在锌离子电池中表现良好的性能。此外，得益于MVT-M1对高能电子束有出色的抗轰击能力，研究团队利用高角度环形暗场扫描透射电子显微镜在原子尺度上直接观察到隧道内Zn²⁺的插入和提取过程。此外，团队利用飞行时间二次离子质谱法，精确地测定了锌离子在正极内从表面到体相的逐层储存位置；通过对采用不同分子尺寸溶剂的电解质进行性能比较，发现溶剂也需要进入孔道才能确保锌离子的储存。

　　该工作不仅对于深入理解Zn²⁺在材料中的存储机制具有重要意义，并为高效存储Zn²⁺的材料优化提供了明确的方向。

　　上述工作以“Atomic scale analysis of Zn²⁺ storage in robust tunnel frameworks”为题，于近日发表在《化学科学》（Chemical Science）上。该工作的第一作者是我室504组副研究员朱凯月。上述工作得到了国家自然科学基金、我所创新基金等项目的资助。（文/图 朱凯月）

　　文章链接：https://doi.org/10.1039/D3SC03380E