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因此，尋找具有高比容量和優(yōu)異循環(huán)及倍率性能的新型負(fù)極材料對于開發(fā)下一代高性能鋰離子電池至關(guān)重要。作為一種典型的四元固溶體材料，（Ga1-xZnx）（N1-xOx）（GaZnON）具有穩(wěn)定的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。此外，電負(fù)性較小N原子的引入，使得Zn 3d和N 2p軌道之間存在相互作用，從而在不改變導(dǎo)帶底位置的情況下，降低價帶頂?shù)奈恢?，提高電子轉(zhuǎn)移效率。

此外，更穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)也有利于其在惡劣的電化學(xué)反應(yīng)環(huán)境中使用。但是，傳統(tǒng)固相氨化反應(yīng)會導(dǎo)致GaZnON納米顆粒形態(tài)和組分的分布不均勻。同時，較小的比表面積阻礙GaZnON與電解液的充分接觸，導(dǎo)致可參與反應(yīng)的活性位點相對較少，制約其在鋰離子電池中的進(jìn)一步應(yīng)用。

為解決這些問題，王家海教授團(tuán)隊聯(lián)合香港科技大學(xué)邵敏華教授合作，在國際知名期刊Nano Energy上發(fā)表題為“Simultaneous interfacial interaction and built-in electric field regulation of GaZnON@NG for high-performance lithium-ion storage”的研究工作，孫長龍博士后第一作者，廣州大學(xué)第一單位，王家海教授和邵敏華教授為共同通訊作者。

工作亮點：

該工作利用氧化石墨烯表面含氧基團(tuán)作為金屬離子吸附活性位點的原理，得到石墨烯復(fù)合GaZnON納米顆粒，利用內(nèi)建電場的調(diào)控作用，增強(qiáng)GaZnON與石墨烯間界面耦合作用，并充分利用GaZnON的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢與石墨烯良好導(dǎo)電性之間的協(xié)同效應(yīng)，增強(qiáng)GaZnON電化學(xué)性能。理論計算研究進(jìn)一步表明，石墨烯復(fù)合GaZnON表面電子發(fā)生聚集并進(jìn)行重新分布，從而促進(jìn)電荷遷移，增進(jìn)表面耦合作用，通過表面工程設(shè)計的界面結(jié)構(gòu)，不僅能增強(qiáng)GaZnON表面電子密度，還能極大提高充放電過程中的電荷遷移擴(kuò)散效率，降低鋰離子遷移能帶壁壘，增強(qiáng)電池倍率和循環(huán)等電化學(xué)性能。

團(tuán)隊負(fù)責(zé)人簡介

王家海，廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授。團(tuán)隊研究方向包括能源催化材料、鋰電池、生物化學(xué)傳感器、納米孔單分子計數(shù)器和5G通訊。代表性成果發(fā)表在Advanced Materials、Biosensor and Bioelectronics、J. Am. Chem. Soc.、Nano Letters 等國際知名期刊上。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107369

參考資料：http://hhu.gzhu.edu.cn/info/1055/3814.htm