寻找大容量、高能量密度的水系锌离子电池正极材料仍具有挑战性。 其中,基于Zn2+插层化学,钒基氧化物由于V的多价态和开放骨架晶体结构,可以提供高容量和良好的循环性。
这里山东大学熊胜林教授、习宝娟副教授等人展示了一种原位电化学活化策略,以提高碳限制的三氧化钒(V2O3@c)微球阴极的电化学活性。 V2O3 @c微球是通过简单且无模板的溶剂热法合成的,然后进行后煅烧。
研究表明,隧道结构的V2O3在首次充电时经历了层状、无定形和缺氧的Zn04V2O5-M·NH2O,从而允许在后一种结构的基础上进行锌阳离子的后续(去)插层,这可以通过电解质中 H2O 的量来调节。后者结构具有丰富的氧空位和较大的孔隙,不仅为Zn2+的嵌入提供了更多的扩散路径和活性位点,而且促进了Zn2+的储存和释放动力学,从而提高了深部循环的容量和可逆性。
图1V2O3 @c样品的材料合成和表征
得益于这些特性,V2O3 @c电极在02 在633时取得了G-1即使在 24 A g-1 的超高电流密度下,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下循环150次后,阴极容量仍高达602 mAh g-1,能量密度为4396 Wh kg-1 并实现了长达 10,000 次循环的寿命(90 次容量保持。3%)。该策略的实施与电解液中的H2O含量密切相关,为设计高容量和高能量密度的超快锌离子存储正极材料提供了重要见解。
图2V2O3@c阴极的电化学性能和行为
in situ electrochemically activated vanadium oxide cathode for advanced aqueous zn-ion batteries,nano letters2021. doi: 10.1021/acs.nanolett.1c03409