单晶V₂O₅正极

锌电比钙电高一截

用同一层状钒氧化物模型材料首次系统对比锌/钙离子嵌入差异,揭示锌离子更小的半径与更高嵌入电位带来高容量优势。

Chunfang, Wang · 王建川 · Zhang, Shiwei · Meilin, Li · Fanbin, Zeng · Liming, Tan · 刘锋 · 王家骐 · Lan, Huang · Lv, Haiming · Chunyi, Zhi · Han Cuiping

Advanced Energy Materials 2023

参数信息

放电比容量(锌离子电池)
247.3 mAhg−1
放电比容量(钙离子电池)
158.4 mAhg−1
Zn²⁺嵌入电位
-0.34 V
Ca²⁺嵌入电位
-0.65 V
Zn²⁺嵌入能
-1.85 eV
Ca²⁺嵌入能
-6.67 eV
Zn²⁺与Ca²⁺嵌入量比值
6

技术优势

锌电容量高一大截

在0.3 A g⁻¹下,锌离子电池放电比容量247.3 mAh g⁻¹,比钙离子电池的158.4 mAh g⁻¹高出56%。原因是锌离子更小,嵌入量是钙离子的6倍。

锌嵌入电位更合适

Zn²⁺嵌入电位为-0.34 V (vs. Ag/AgCl),比Ca²⁺的-0.65 V高出0.31 V,使锌离子电池平均电压更高。

钙嵌入阻力大

DFT计算表明Ca²⁺嵌入能(-6.67 eV)远低于Zn²⁺(-1.85 eV),热力学上更不利,解释了钙离子电池较差的动力学。

应用场景