可再生能源的快速发展引发了对大规模、低成本和高能量密度的固定式储能系统的巨大需求。锂离子电池 (LIB) 具有许多优点，但可用的金属元素要丰富得多，例如钠、钾、锌和铝。

这些元素具有与锂相似的化学性质，最近得到了广泛研究，包括钠离子电池(SIB)、钾离子电池 (PIB)、锌离子电池 (ZIB) 和铝离子电池 (AIB)。尽管在氧化还原电位和能量密度方面很有前景，但由于缺乏合适的电极材料，这些超锂离子电池的发展受到阻碍

由悉尼科技大学王国秀教授领导并发表在《自然通讯》上的新研究描述了一种在二维石墨烯纳米材料中使用界面应变工程来生产新型阴极的策略。应变工程是通过改变材料的机械或结构属性来调整材料特性的过程。

“超越锂离子电池是高能量密度、低成本和大规模储能应用的有前途的候选者。然而，主要挑战在于开发合适的电极材料，”王教授，该中心主任UTS 清洁能源技术中心说。

“这项研究展示了一种新型零应变阴极，可通过二维多层 VOPO4-石墨烯异质结构的界面应变工程可逆嵌入超锂离子(Na +、K +、Zn 2 + 、Al 3 +)。

当用作 K+ 离子电池的阴极时，我们实现了 160 mA hg -1的高比容量和~570 W h kg -1的大能量密度，表现出迄今为止报告的最佳性能。此外，所制备的二维多层异质结构还可扩展为高性能 Na +、Zn 2 +和 Al 3 +离子电池的阴极。

研究人员表示，这项工作预示着将二维材料的应变工程用于高级储能应用的有前景的策略。

“应变工程的策略可以扩展到许多其他纳米材料，以合理设计电极材料，以实现锂离子化学以外的高能量存储应用，”王教授说。