中國儲能網(wǎng)訊：近日，iChEM研究人員、廈門大學(xué)董全峰教授、Leroy Cronin教授課題組在基于團簇類分子的新型電化學(xué)儲能材料研究方面取得進展。研究成果（Design and Performance of Rechargeable Sodium Ion Batteries, and Symmetrical Li-ion Batteries with Supercapacitor-like power density based upon Polyoxovanadates）作為封面文章發(fā)表在材料研究領(lǐng)域的國際學(xué)術(shù)期刊Advanced Energy Materials (2017, DOI:https://doi.org/10.1002/aenm.201701021)。
過渡金屬多酸氧化物是一類具有納米尺寸的分子團簇材料，具有可逆多電子反應(yīng)的特性，被形象的稱為‘電子海綿’，可以可逆的儲存離子和電子，從而具有成為較高比容量的儲能材料的可行性。該工作主要開展了{(lán)V15O36(CO3)}材料于超高功率鋰離子儲能體系和鈉離子電池正極材料的研究。利用VIV/V金屬中心在{V15O36(CO3)}材料中具有不同的電化學(xué)反應(yīng)電位，設(shè)計了基于同一個材料的對稱鋰離子儲能體系。該對稱體系表現(xiàn)出了類電池的能量密度（125 W h kg-1）和類超級電容器的功率密度（51.5 kW kg-1）。同時理論計算和電化學(xué)機理研究表明，該類材料還具有較高的鈉離子傳輸速率，且具有較高的鈉離子正極材料儲存比容量（240 mAh g-1）。由其組裝的鈉離子全電池測試表明，該電池具有與目前鋰離子電池相當(dāng)?shù)哪芰棵芏龋?90 Wh kg-1）。此外該工作的另一個特色在于提供一種全新的電池材料回收的思路。由于絕大部分的金屬多酸材料具有很好的水溶性，因此可以通過簡單的水相提取廢舊電池里的材料回收具有較高價值的金屬氧化物，實現(xiàn)了更為節(jié)能環(huán)保的新能源利用。
該項研究為廈門大學(xué)董全峰課題組和英國Glasgow大學(xué)Leroy Cronin教授課題組（2016年中組部千人計劃B類）合作研究工作（Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.201501088）之延伸。廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院陳嘉嘉博士為第一作者，葉建川博士生和已畢業(yè)的范少聰碩士共同參與電化學(xué)測試方面的表征，張霞光博士生和吳德印教授完成DFT理論計算部分工作，廈門大學(xué)鄭明森副教授和格拉斯哥大學(xué)的龍德良老師，Mark D. Symes博士共同參與了學(xué)生指導(dǎo)，實驗設(shè)計以及論文寫作。該項研究得到973項目(2015CB251102)，國家自然科學(xué)基金委(U1305246, 21673196，21621091, 21533006),中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金 (20720150042)以及中組部千人計劃項目的支持。
