用于可充电锌电池的层状氧化物

层状氧化物可以形成电池电极的高性能材料的基础。KAUST团队开发了一种廉价而简单的技术，为可充电锌离子电池创造了这一关键因素。

锂离子电池为我们的大多数日常电子设备供电，例如手机和笔记本电脑。但是，越来越需要将能量存储在更大的尺度上，例如保留太阳能电池产生的电力以供夜间使用。将锂离子电池技术扩展到这种工业级应用是昂贵的并且存在严重的安全问题，包括毒性和电解质的可燃性。

由Husam Alshareef领导的团队正在开发使用水基电解质的锌离子电池，其具有空气稳定，安全，环保和廉价的优点。“基于锌离子的水性电池可为锂离子电池提供更安全，更具成本效益的电网储存解决方案，”Alshareef说。“此外，他们使用比铅酸电池更环保的材料。”

锂离子和锌离子电池通过将离子电存储在电极中来工作。在充电期间，离子通过电解质从一个电极流到另一个电极，在那里它们被称为插入的过程捕获。这意味着电极材料是优化电池性能的关键。

在最近的锌离子电池研究中显示出很多前景的一类材料是钒基化合物。这些材料具有分层且非常开放的原子晶体结构，具有足够的空间用于捕获和储存锌离子。

该团队现已开发出一种微波方法，可快速合成超长的焦钒酸锌(Zn3V2O7(OH)2·2H2O)阴极。他们将Zn(NO3)2·2H2O与市售的NH4VO3粉末混合，各自溶解在去离子水中，并施加微波辐射以诱导反应。然后将所得材料干燥，然后用于电池中。

他们表示，这种锌离子电池可以达到每公斤214瓦特小时的能量密度，远远高于之前报道的锌离子水电池和商用铅酸电池，稳定性提高。

该团队认为，他们的微波技术也可用于制造其他金属焦钒酸盐化合物，Chuan Xia博士解释说。学生和该研究的主要作者。“我们已经制造了一些化合物，其中锌被其他阳离子取代，产生更大的金属氧化物多面体，能够嵌入更多的锌离子，”夏说。