隨著能源危機(jī)與全球變暖的愈演愈烈，電化學(xué)儲能器件發(fā)揮著越來越重要的作用。相比傳統(tǒng)的鋰離子電池，水系可充放電電池因為安全性高、成本低廉、離子導(dǎo)電率高以及倍率性能好等優(yōu)點受到了研究人員的廣泛關(guān)注。在眾多水系儲能器件中，Ni-Zn電池因具有成本低、使用安全、環(huán)境友好、電壓高和容量較大等優(yōu)點被視為代替鋰離子電池的一種可能選擇。然而，目前研究報道的大部分Ni-Zn電池Ni基正極容量偏低，制約了Ni-Zn電池的進(jìn)一步發(fā)展。因此，設(shè)計并開發(fā)一種高容量的水系Ni-Zn電池具有重大意義。

圖1基于Ni@NiO為正極組裝的Ni-Zn電池的能量密度與功率密度

針對該問題，中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院2015級本科生王銳等人在盧錫洪副教授與姜久興教授指導(dǎo)下，基于鎳-氧化鎳核殼結(jié)構(gòu)正極材料設(shè)計了一種高能量密度、循環(huán)性能優(yōu)異的水系Ni-Zn電池。相比于空白泡沫鎳正極，具有核殼結(jié)構(gòu)的Ni@NiO正極材料反應(yīng)活性更高，比表面積更大，更有利于電子的傳輸和離子的擴(kuò)散。因此，基于Ni@NiO正極組裝的水系Ni-Zn電池能量密度高達(dá)15.1mWhcm?3，功率密度達(dá)到1392mWcm-3，高于很多研究報道的水系電池。而且，這種Ni@NiO核殼電極容易大面積制備，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，組裝的Ni-Zn電池具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，壓縮受力基本上不影響它的性能。該研究成果發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《Adv.Funct.Mater.》上（RuiWang,YiHan,ZifanWang,JiuxingJiang*,YexiangTongandXihongLu*Adv.Funct.Mater.,2018,28,1802157），題為“Nickel@NickelOxideCore–ShellElectrodewithSignificantlyBoostedReactivityforUltrahigh-EnergyandStableAqueousNi–ZnBattery”。

上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)杰出青年基金、廣東省特支計劃科技創(chuàng)新青年拔尖人才項目、青年千人項目、廣州市珠江科技新星專項等項目的資助。