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Angew. Chem. :原位相变诱导Zn0.52V2O5α·1.8H2O正极实现超长循环寿命

近年来,水系锌离子电池因其高比容量、安全、环保、低成本等优势获得了快速发展,未来有望在大规模储能领域占据主导地位。钒氧化物兼具低成本和高理论容量,被认为是理想的水系锌离子电池正极材料。然而,Zn2+在其晶体结构中嵌入/脱出时,存在固有的反应动力学缓慢、不可逆的结构劣化等问题,导致电化学性能衰减。

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近日,中国科学技术大学的陈涛教授,温州大学的金辉乐教授、李俊教授和江苏大学的饶德伟教授等人提出了以“富锌”的钒基化合物Zn3V3O8为前驱体,通过原位电化学诱导脱去多余锌离子的策略,构建了锌离子和水分子共插层的Zn0.52V2O5-α·1.8H2O正极用于高性能的水系锌离子电池。

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不同于钒氧化物层间预插入金属离子的策略,Zn3V3O8中本就含有大量Zn2+。非原位XRD,Raman,TEM-EDS和ICP结果显示,相变过程中Zn3V3O8中多余的Zn2+被脱去转化为Zn2+和H2O分子共插的层状Zn0.52V2O5-α·1.8H2O结构。存在于层间的Zn2+起到稳固钒氧化物结构的支柱作用,提高材料的稳定性,水分子的电荷屏蔽作用,有利于Zn2+的快速嵌入和脱出。Zn0.52V2O5-α·1.8H2O作为水系锌离子电池正极,展现出优异的倍率性能和循环稳定性,在20 A g-1的大电流密度下循环18000次后容量保持率为95.4%。这种以“富预插层阳离子”钒氧化物为前驱体的原位自转化策略,为解决水系锌离子电池正极材料结构衰退问题提供了一种新思路。

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文信息

Zn0.52V2O5−α⋅1.8 2O Cathode Stabilized by In Situ Phase Transformation for Aqueous Zinc-Ion Batteries with Ultra-Long Cyclability

Wenhao Liang, Dewei Rao, Prof. Tao Chen, Rongfeng Tang, Prof. Jun Li, Prof. Huile Jin


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202207779




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