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 研究背景：

近年來，便攜式電子設(shè)備的推廣及高度集成化,、小型化的發(fā)展趨勢,，對(duì)可充電鋰離子電池性能的要求越來越高。對(duì)鋰離子電池而言,，負(fù)極材料是影響電池整體性能的重要因素,。作為傳統(tǒng)商用鋰電池負(fù)極的石墨材料，其較低的比容量阻礙了鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展,。

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(duì)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,，（Ga_1-xZn_x）（N_1-xO_x）（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(jià)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(huì)導(dǎo)致GaZnON納米顆粒形態(tài)和組分的分布不均勻。同時(shí),，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(diǎn)相對(duì)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(duì)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(diǎn)：

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(diǎn)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(jì)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(jì)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。

文章鏈接

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107369

團(tuán)隊(duì)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(duì)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(jì)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,。