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记者10日从中国科学技术大学获悉,该校国家同步辐射实验室宋礼教授团队,基于插层型锌离子电池正极材料的同步辐射谱学表征,提出了插层剂诱导轨道占据的概念,开发出具有快速充电性能的铵根插层五氧化二钒锌离子电池正极材料。相关成果日前发表于国际学术期刊《美国科学院院刊》上。 科研人员发挥同步辐射光源综合性实验平台的优势,结合多种原位与非原位同步辐射谱学实验技术,深入揭示了铵根离子插层,以及充放电过程中的可逆演变规律。研究发现,铵根离子插层在很大程度上诱发了钒—氧键的结构畸变,进一步导致电子结构的重排,促使轨道中空态的占据。这种轨道占据极大地提高了材料的电导率,联合铵根离子插层后拓宽的层间距,从而显著加速了锌离子的转移,实现了锌离子电池的超高倍率性能。测试结果表明,在电流密度为200倍率时,铵根插层五氧化二钒正极材料的比容量仍维持在101.0毫安时每克,且充电时间仅需18秒。