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?孫學良/李喜飛AFM：異質界面的 V-O-C 鍵合增強超長壽命鈉離子電池Na5V12O32 正極動力學

具有高能量密度的柔性獨立式正極一直是可穿戴鈉離子電池(SIBs)面臨的挑戰。

在此，西安大略大學孫學良教授、西安理工大學李喜飛教授等人通過制備基于Na₅V₁₂O₃₂納米帶異質結構，提高鈉離子動力學特性來解決這一問題。在異質結構中，還原氧化石墨烯(rGOs)官能團與NVO的V-O鍵通過界面電子相互作用發生化學轉化，在界面處產生可控的V-O-C鍵。優異的成鍵性能與異質界面上固有的應力場之間的界面協同作用，可以降低Na⁺的擴散勢壘，促進電荷轉移，從而加速反應動力學和電子/離子的傳遞。

圖1. NVO-9% rGO的結構表征

總之，本工作全面探索了獨立NVO-rGO異質結構中V-O-C鍵異質界面主導的Na⁺存儲行為。由于成鍵和應力場的產生，以界面為主的Na⁺存儲機制對NVO和rGO表現出優于傳統體系的性能。與NVO/rGO和NVO相比，DFT模擬提供了NVO-rGO界面上更大的擴散動力學和額外存儲能力的觀點。

得益于V-O-C異質界面機制，NVO-9% rGO具有優異Na⁺存儲能力，高容量，良好的循環穩定性以及出色的電容性能。該方法顯著優化了傳統的制備過程，并保留了整個電極上的互聯網絡，使NVO-rGO在SIB中具有突出的完整性。

此外，NVO-9% rGO異質結構在1300mAg^-1(5C)時顯示出158 mAh g^-1的高容量，在10C時容量高達100mAh g^-1。優異的電化學特性表明界面化學鍵構建和內置電場在提高SIB中具有協同作用。因此，獨立的NVO-rGO是高能量密度鈉離子電池極有價值的正極同時也為設計先進材料進一步應用于更多儲能系統開辟了新途徑。

圖2. 柔性鈉離子全電池的電化學性能

V-O-C Bonding of Heterointerface Boosting Kinetics of Free-Standing Na5V12O32 Cathode for Ultralong Lifespan Sodium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202303211

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