Page 78 - 《精细化工》2022年第2期

第 39 卷第 2 期 精 细 化 工 Vol.39, No.2
2022 年 2 月 FINE CHEMICALS Feb. 2022

功能材料
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Al 预嵌(NH ) V O ·8H O 正极材料
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在水系锌离子电池的应用

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张 涛 ，周坤蕃 ，阳思念 ，李玉婷 ，向延鸿 ，吴贤文
（1. 吉首大学 化学化工学院，湖南 吉首 416000；2. 吉首大学 物理与机电工程学院，湖南 吉首
416000）
摘要：以 NH 4 VO 3 为钒源、二水合草酸（C 2 H 2 O 4 •2H 2 O）为还原剂，采用水热法合成了(NH 4 ) 2 V 10 O 25 •8H 2 O（NVO）
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纯相，以 Al(NO 3 ) 3 •9H 2 O 为铝源对材料进行层间 Al 预嵌改性得到 Al 预嵌的(NH 4 ) 2 V 10 O 25 •8H 2 O（Al-6NVO）
材料，通过 XRD、SEM、TEM 以及 EDS 对材料进行了表征，采用恒流充放电、循环伏安及恒电流间歇式滴定
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技术对其电化学性能进行了测试。结果表明，Al 均匀分散于材料中，Al 预嵌使材料形貌由密集堆叠的片状结
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构向更细小更分散的纳米片状结构转变。Al 预嵌能有效提高材料的比容量、倍率性能及循环稳定性能。
Al-6NVO 在 0.5 A/g 电流密度下首次放电比容量为 329 mA·h/g，经过 100 次循环，比容量为 252 mA·h/g。在 2.0 A/g
电流密度下，经过 1200 次循环容量仍可达 122.8 mA·h/g，容量保持率高达 94.6%。通过不同扫描速率下的循环
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伏安及赝电容计算，层间预嵌 Al 有效提高了 Zn 的扩散动力学，改善了材料的电化学性能。
关键词：水系锌离子电池；水热法；电化学性能；正极材料；钒酸铵；功能材料
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 02-0282-06

Application of Al intercalated (NH 4) 2V 10O 25·8H 2O

cathode material in aqueous zinc ion battery

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ZHANG Tao , ZHOU Kunfan , YANG Sinian , LI Yuting , XIANG Yanhong , WU Xianwen
（1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, Hunan, China; 2. School of
Physics and Mechanical and Electrical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, Hunan, China）
Abstract: Pure phase (NH 4) 2V 10O 25•8H 2O(NVO) was synthesized by hydrothermal method with NH 4VO 3
as vanadium source and C 2H 2O 4•2H 2O as reducing agent. (NH 4) 2V 10O 25•8H 2O (Al-6NVO) material was
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prepared by interlaminar Al pre-embedding with Al(NO 3) 3•9H 2O as aluminum source. The materials were
characterized by XRD, SEM, TEM and EDS. The electrochemical properties were tested by constant
current charge and discharge, cyclic voltammetry and galvanostatic intermittent titration technique. The
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results showed that Al was uniformly dispersed in the material, and the pre-embedding of Al changed
the morphology of the material from the densely stacked sheet structure to the finer and more dispersed
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nanosheet structure. Al pre-embedding could effectively improve the capacity, rate performance and
cyclic stability of the material. The initial discharge specific capacity of Al-6NVO material was 329 mA·h/g
at a current density of 0.5 A/g. After 100 cycles, the specific capacity was 252 mA·h/g. At 2.0 A/g, the
specific capacity was still 122.8 mA·h/g after 1200 cycles, and the capacity retention rate was as high as
94.6%. Through the calculation of cyclic voltammetry and pseudo capacitance at different scan rates, the
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interlayer Al pre-embedding effectively improved the diffusion kinetics of Zn and the electrochemical
performance of the material.

收稿日期：2021-09-07; 定用日期：2021-10-25; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210902
基金项目：国家自然科学基金（52064013，51862008）
作者简介：张 涛（1997—），男，硕士生，E-mail：zhangtao2019@stu.jsu.edu.cn。联系人：向延鸿（1987—），女，博士，副教授，
电话：0743-8563811，E-mail：yhx@jsu.edu.cn。