支春义/刘卓鑫/李洪飞AM：解锁高性能铵离子电池！激活层内通道以增强离子存储和迁移

利用非金属铵离子的铵离子电池已成为当下有前途的电化学储能系统。然而，由于高性能铵离子储存材料的稀缺性，它们的发展受到了阻碍。

在此，香港城市大学支春义教授、深圳大学刘卓鑫研究员以及松山湖材料实验室李洪飞研究员等人提出了一种利用电化学相变方法原位合成层状VOPO₄2H₂O(E-VOPO)。其主要生长在(200)平面上，对应于(001)层上的四方通道。研究结果表明，四边形层内通道不仅提供了NH⁴⁺的储存位点，而且提供快速的跨层迁移途径提高了转移动力学。

因此，得到的E-VOPO电极具有优异的氨存储性能：显着增加的比容量，增强的倍率能力和强大的循环稳定性。组装的全电池可以稳定运行12500次，在2Ag^-1下超过70天。

图1. E-VOPO和VOPO的电化学性能

总之，该工作提出了一种新的电化学相变方法来合成EVOPO。重点突出了(200)平面和层内四边形通道在E-VOPO中的重要作用，它们不仅有利于NH⁴⁺离子的储存，而且加速了它们的迁移。所制得的E-VOPO电极表现出优异的电化学性能，包括大比容量(在0.2Ag^-1时从61.7 mAh g^-l增加到122.4 mAh g^-l)和显著的倍率容量(在20Ag时47.4 mAh g^-1,对应2920 W kg)，超过或与最先进的储存材料相媲美。

此外，该电极还表现出优异的循环稳定性(在三电极配置下1500次循环后容量保持率为92.4%，在CuFePBA//E-VOPO全电池中12500次循环超过70天后容量保持率为75.3%)。因此，该工作强调了精心设计电极材料以增强离子在层内途径的储存和迁移的重要性。同时为潜在的NH⁴⁺储存机制提供了有价值的见解，为开发更有效和可持续的离子储存材料铺平了道路。

图2. 全电池的电化学性能

Unlocking High-Performance Ammonium-Ion Batteries: Activation of In-Layer Channels for Enhanced Ion Storage and Migration, Advanced Material 2023 DOI: 10.1002/adma.202304209

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