近日，我校基础科学部主任黄新堂教授联合华中师范大学、武汉理工大学和河北大学 相关专家和学者，在国际顶尖期刊《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater.，影响因子19.924）发表了题为《Unlocking the Capacity of Vanadium Oxide by Atomically Thin Graphene-Analogous V2O5·nH2O in Aqueous Zinc-Ion Batteries（原子层厚度钒氧化物V2O5?nH2O在水系锌离子电池应用中容量释放的机理与实验研究）》的学术论文。

论文基于密度泛函理论(DFT)计算，通过设计二维结构的原子厚度来引入丰富的Zn2+存储位置，预测经典氧化钒阴极的容量增长；制备了只有少量原子层的类似石墨烯的V2O5·nH2O (GAVOH)，实现了714 mAh g?1的创纪录容量。电容效应主要是由于GAVOH外表面高度暴露而导致的超高容量。原位拉曼和同步加速x射线技术明确揭示了Zn2+的存储机制。进一步引入碳纳米管(CNTs)设计用于大规模阴极制造的GAVOH-CNTs凝胶墨水。混合阴极表现出超稳定的循环和优异的速率能力，并在76 W kg?1时提供476 Wh kg?1的高能量密度;在10.2 mg cm?2的高质量载荷下，仍保留228 Wh kg?1。

该研究为突破水系锌离子电池阴极的容量限制提供了启示，对水系锌电池的研究者乃至所有水系储能领域的研究人员开展研究工作具有较高的参考价值。

 

特约记者 喻恺

编辑 丁炜刚 赵颖