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熊勝林/奚寶娟Nano Research：Od-Ce@V2O5實現高效的水系鋅離子存儲

低成本、環保的可再充電水系鋅離子電池（AZIBs）受到廣泛關注，成為儲能系統的候選產品。然而，AZIBs的發展受到了合適且價格合理的正極材料的限制。

基于此，山東大學熊勝林教授和奚寶娟副教授（共同通訊作者）等人報道了利用一步水熱處理的雙效策略，制備了插有Ce和引入富氧缺陷的V₂O₅納米帶（O_d-Ce@V₂O₅），以協同提高電化學性能。

測試發現，理想的正極在電流密度為0.5 A·g^-1時提供了444 mAh·g^-1的可逆容量，并表現出優異的庫侖效率，以及非凡的能量密度304.9 Wh·kg^-1。

通過DFT計算，以探究V₂O₅中Ce摻雜和氧缺陷的雙效應策略作用和詳細的Zn²⁺存儲機制。

值得注意的是，從O_d-Ce@V₂O₅和V₂O₅之間的不同結構和電荷密度，可直觀地觀察到Zn²⁺插層在基體晶格中的狀態。

幾乎沒有電子從Zn²⁺遷移到氧，所以大部分電荷集中在O_d-Ce@V₂O₅中的缺陷位點附近。

在純V₂O₅中，有更多的電子從Zn²⁺轉移到晶格氧，因此更多的電荷聚集在氧附近。O_d-Ce@V₂O₅（-0.511 eV）的吸附能低于V₂O₅（-3.45 eV）的吸附能。

因此，Zn²⁺與O_d-Ce@V₂O₅之間的相互作用較弱。適當的吸附能使Zn²⁺容易釋放，表明O_d-Ce@V₂O₅正極是Zn²⁺可逆吸附/解吸的極好宿主。

但是，純V₂O₅與Zn²⁺客體吸附的較高吉布斯自由能，導致結構可逆性較差。

Introducing Ce ions and oxygen defects into V₂O₅ nanoribbons for efficient aqueous zinc ion storage. Nano Res., 2022, DOI: 10.1007/s12274-022-4990-2.

https://doi.org/10.1007/s12274-022-4990-2.

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