近日，中國科學院化學物理研究所研究員吳忠帥團隊在構筑高性能二維贗電容多電子反應儲鋰材料方面取得新進展。團隊設計并制備出一種超薄二維VOPO4贗電容正極新材料，顯著提升了多電子反應的動力學，構筑出了高能量密度和高功率密度固態鋰金屬電池。相關成果發表在《先進能源材料》上。
“多電子反應”通常被定義為每個活性材料分子轉移一個以上電子的反應。作為一類典型的具有多重氧化還原電對的多電子反應正極材料，VOPO4由于其負電性(PO4)3-陰離子具有較高的電勢，可提供更高的能量密度。然而，VOPO4由于體積擴散過程和低本征電導率，其反應動力學緩慢。
本工作中，團隊通過調控VOPO4中的V4+缺陷，實現了高倍率多電子反應化學贗電容正極。團隊制備的二維VOPO4/石墨烯納米片，不僅具有超薄納米片結構以提高電子和離子電導率，而且通過控制V4+缺陷的含量，有效調節了多電子反應均勻性和反應動力學，降低了電極極化。
進一步地，團隊提出了一種新型紫外光固化固態電解質，室溫離子電導率可達0.99mS/cm，明顯高于聚環氧乙烷固態電解質。團隊組裝的固態鋰金屬電池實現了85.4Wh/kg的高能量密度和2.3kW/kg的高功率密度，同時軟包電池顯示出出色的機械柔性和安全性。
該工作為開發用于高比能高功率鋰金屬電池的多電子化學二維贗電容快充正極材料提供了一條新途徑。
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