層狀氧化物可以構(gòu)成電池電極高性能材料的基礎(chǔ)。KAUST團(tuán)隊開發(fā)了一種便宜而簡單的技術(shù)，為可再充電的鋅離子電池創(chuàng)造了這一關(guān)鍵要素。

鋰離子電池可為大多數(shù)日常電子設(shè)備供電，例如手機(jī)和筆記本電腦。但是，越來越需要以更大的規(guī)模存儲能量，例如保留太陽能電池產(chǎn)生的電能以供夜間使用。將鋰離子電池技術(shù)擴(kuò)展到這種工業(yè)水平的應(yīng)用是昂貴的，并且存在嚴(yán)重的安全問題，包括毒性和電解質(zhì)的可燃性。

相反，由Husam Alshareef領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊正在開發(fā)使用水基電解質(zhì)的鋅離子電池，該電池具有空氣穩(wěn)定，安全，環(huán)保和廉價的優(yōu)勢。Alshareef說：“基于鋅離子的水電池可以為用于電網(wǎng)存儲的鋰離子電池提供更安全，更具成本效益的解決方案。” “此外，與鉛酸電池相比，它們使用的環(huán)保材料更多。”

鋰離子和鋅離子電池通過將離子電存儲在電極中來工作。在充電過程中，離子通過電解質(zhì)從一個電極流到另一個電極，在此處被稱為嵌入的過程捕獲。這意味著電極材料是優(yōu)化電池性能的關(guān)鍵。

在最近的鋅離子電池研究中顯示出很大希望的一種材料是釩基化合物。這些材料具有層狀且非常開放的原子晶體結(jié)構(gòu)，并具有足夠的空間來捕獲和存儲鋅離子。

該團(tuán)隊現(xiàn)已開發(fā)出一種微波方法來快速合成超長焦釩酸鋅(Zn3V2O7(OH)2·2H2O)陰極。他們將Zn(NO3)2·2H2O與商業(yè)NH4VO3粉末混合，每種粉末都溶解在去離子水中，并通過微波輻射引發(fā)反應(yīng)。然后干燥所得材料，然后將其用于電池中。

他們發(fā)現(xiàn)，這種鋅離子電池可以實現(xiàn)高達(dá)214瓦時/千克的能量密度，這比以前報道的水性鋅離子電池和商用鉛酸電池要高得多，并且具有更高的穩(wěn)定性。

研究團(tuán)隊認(rèn)為，他們的微波技術(shù)也可以用于制造其他金屬丙酮酸金屬化合物。學(xué)生和研究的主要作者。夏說：“我們已經(jīng)制造出用其他陽離子取代鋅的化合物，這些陽離子會生成更大的金屬氧化物多面體，并能夠嵌入更多數(shù)量的鋅離子。”