Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Small, một nhóm do Giáo sư Hu Linhua từ Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì (HFIPS), Viện Khoa học Trung Quốc (CAS) dẫn đầu đã phát hiện ra rằng các đặc tính điện hóa của NH4V4O10 có thể được tăng cường thành công bằng cách đưa vào các chỗ trống oxy.
Tính toán động học phản ứng điện hóa và lý thuyết hàm mật độ (DFT). Tín dụng: Li Zhaoqian
Li Zhaoqian, một thành viên của nhóm cho biết, việc đưa vào chỗ trống oxy làm tăng tốc động học chuyển ion và điện tích, làm giảm hàng rào khuếch tán của các ion kẽm và thiết lập cấu trúc tinh thể ổn định trong quá trình ion kẽm (khử xen kẽ).
Pin ion kẽm nước (AZIB) đã thu hút được sự chú ý đáng kể của các thiết bị lưu trữ năng lượng. Các hợp chất dựa trên vanadi đã được xác định là vật liệu cực âm đầy hứa hẹn cho pin ion kẽm nước do công suất riêng cao. Tuy nhiên, độ dẫn nội tại thấp và động học khuếch tán Zn2+ chậm cản trở nghiêm trọng ứng dụng thực tế tiếp theo của chúng.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu phát triển phương pháp thủy nhiệt đơn giản để đưa các chỗ trống oxy vào đai nano NH4V4O10 (ký hiệu là VO-NVO) làm vật liệu catốt cho AZIB hiệu suất cao.
Việc tạo ra các chỗ trống oxy vào mạng NVO có thể tăng tốc động học chuyển ion và điện tích, làm giảm hàng rào khuếch tán của các ion kẽm và thiết lập cấu trúc tinh thể ổn định trong quá trình ion kẽm (khử xen kẽ). Kỹ thuật khiếm khuyết này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tăng cường sự đóng góp điện dung bề mặt của NVO do khả năng phản ứng điện hóa bề mặt cao hơn và số lượng electron hình thành cần thiết thấp hơn.
Kết quả là, cực âm VO-NVO thu được mang lại công suất vượt trội 498,6 mAh g-1 ở 200 mA g-1, công suất tốc độ vượt trội 295,6 mAh g-1 ở 10 A g-1 và độ ổn định chu kỳ siêu dài với một duy trì công suất 95,1% sau 4000 chu kỳ ở mức 5 A g-1.
Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp tạo ra các chỗ trống oxy này cung cấp một ý tưởng để giải quyết vấn đề về cực âm hiệu suất cao AZIB.
