多元阳离子协同调控钒氧化物锌离子电池正极材料的综合实验设计OA

针对锌离子电池正极材料结构不稳定问题,设计了Na^(+)、Mg^(2+)、Al&(3+)共掺杂的水合钒氧化物(NMA-VOH)。通过多元离子的共掺杂,在微观上扩大了材料的层间距、增加了氧缺陷,在宏观上实现了由纳米带组装的多级结构的构筑,实现了“一石三鸟”的调控效果。电化学测试表明,协同掺杂可以提升锌离子电池正极材料的比容量和循环稳定性,NMA-VOH在5.0 A·g^(−1)电流密度下具有291 mAh·g^(−1)高容量,且经过20000圈超长循环后容量保持率可达66.0%,同时在准固态电池中也具有较高的容量。通过非原位测试验证了Zn^(2+)和H^(+)在NMA-VOH中的可逆脱嵌。该综合实验通过搭建多维教学框架,系统训练了学生的材料制备、材料表征与器件测试等实践技能,全面提升了学生的综合知识运用能力和实践创新能力。