广州大学王家海教授团队在新锂电池研究获进展

原标题:广州大学王家海教授新型锂电池研究取得进展。

近年来，随着便携式电子设备的普及和高集成度、小型化的发展趋势，对可充电锂离子电池的性能要求越来越高。对于锂离子电池来说，负极材料是影响电池整体性能的重要因素。石墨作为传统商用锂电池的负极，比容量低，阻碍了锂离子电池的进一步发展。

因此，寻找比容量高、循环和倍率性能优异的新型负极材料对于开发下一代高性能锂离子电池至关重要。作为一种典型的四元固溶体材料，(Ga1-xZnx)(N1-xOx)(GaZnON)具有稳定的六方纤锌矿结构。此外，电负性较低的N原子的引入，使得Zn 3d和N 2p轨道相互作用，从而在不改变导带底位置的情况下，降低了价带顶的位置，提高了电子转移效率。

此外，更稳定的化学性质也有利于其在苛刻的电化学反应环境中使用。然而，传统的固态氨化反应会导致GaZnON纳米粒子的形貌和成分分布不均匀。同时，比表面积小阻碍了GaZnON与电解液的充分接触，导致能够参与反应的活性位相对较少，制约了其在锂离子电池中的进一步应用。

为了解决这些问题，广州大学的王家海教授与香港科技大学的邵教授合作。这项名为“gaznon @ ng用于高性能文献-离子存储的同时界面相互作用和内置电场调控”的研究工作发表在国际知名期刊《纳米能源》上。孙长龙为第一博士后作者，广州大学第一单位，王家海教授、邵教授为合著者。

本工作利用氧化石墨烯表面的含氧基团作为金属离子吸附的活性位点的原理，得到石墨烯复合GaZnON纳米粒子。通过内建电场的调控来增强GaZnON与石墨烯之间的界面耦合，充分利用GaZnON的结构优势和石墨烯良好的导电性之间的协同效应来增强GaZnON的电化学性能。理论研究进一步表明，石墨烯复合材料GaZnON的表面电子发生聚集和重新分布，从而促进电荷迁移和表面耦合。通过表面工程设计的界面结构，不仅可以增强GaZnON的表面电子密度，还可以大大提高充放电过程中的电荷迁移和扩散效率，降低锂离子迁移的能带垒，增强电池倍率和循环等电化学性能。

来源:广州大学

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