尋找大容量、高能量密度的水系鋅離子電池正極材料仍具有挑戰性。 其中,基於Zn2+插層化學,釩基氧化物由於V的多價態和開放骨架晶體結構,可以提供高容量和良好的迴圈性。
這裡山東大學熊勝林教授、習寶娟副教授等人展示了一種原位電化學活化策略,以提高碳限制的三氧化釩(V2O3@c)微球陰極的電化學活性。 V2O3 @c微球是通過簡單且無模板的溶劑熱法合成的,然後進行後煅燒。
研究表明,隧道結構的V2O3在首次充電時經歷了層狀、無定形和缺氧的Zn04V2O5-M·NH2O,從而允許在後一種結構的基礎上進行鋅陽離子的後續(去)插層,這可以通過電解質中 H2O 的量來調節。後者結構具有豐富的氧空位和較大的孔隙,不僅為Zn2+的嵌入提供了更多的擴散路徑和活性位點,而且促進了Zn2+的儲存和釋放動力學,從而提高了深部迴圈的容量和可逆性。
圖1V2O3 @c樣品的材料合成和表徵
得益於這些特性,V2O3 @c電極在02 在633時取得了G-1即使在 24 A g-1 的超高電流密度下,1 mAh g-1 的高可逆容量仍保持在 2714 mah g-1。
此外,在 0在2 A g-1下迴圈150次後,陰極容量仍高達602 mAh g-1,能量密度為4396 Wh kg-1 並實現了長達 10,000 次迴圈的壽命(90 次容量保持。3%)。該策略的實施與電解液中的H2O含量密切相關,為設計高容量和高能量密度的超快鋅離子儲存正極材料提供了重要見解。
圖2V2O3@c陰極的電化學效能和行為
in situ electrochemically activated vanadium oxide cathode for advanced aqueous zn-ion batteries,nano letters2021. doi: 10.1021/acs.nanolett.1c03409