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?曹國忠/劉超峰/宗泉AEM：高性能水系鋅離子電池，循環(huán)2000次容量保持91%！

對于水系鋅離子電池的發(fā)展，開發(fā)具有快速動力學(xué)和可接受的循環(huán)穩(wěn)定性的釩基正極材料是至關(guān)重要的。

圖1 材料表征

華盛頓大學(xué)曹國忠、同濟(jì)大學(xué)劉超峰、中國計(jì)量學(xué)院宗泉等通過簡便的水熱法將過渡金屬離子（Zn²⁺）和有機(jī)離子（Ch⁺）共同插入到層狀的V₂O₅中，并研究了其作為水系ZIBs的正極。

協(xié)同共插的策略，以及產(chǎn)生的氧空位擴(kuò)大了層間距，為Zn插層提供了更多的活性位點(diǎn)，提高了電子/離子導(dǎo)電性，并加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)，其中Zn²⁺可以作為支柱穩(wěn)定V-O層，有機(jī)離子緩解了Zn²⁺和宿主框架之間的靜電作用，加速了反應(yīng)動力學(xué)。

圖2 電化學(xué)性能研究

實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果顯示，在優(yōu)化的電極中，Zn²⁺（去）插層儲存過程是可逆的，而且Zn²⁺擴(kuò)散能壘很低。

預(yù)插層Zn²⁺和Ch⁺的協(xié)同作用使(Zn_0.1, Ch_0.1)V₂O_4.92·_0.56H₂O正極在0.1 A g^-1時表現(xiàn)出473 mAh g^-1的放電容量，能量效率高達(dá)88%，循環(huán)穩(wěn)定性極佳，在4 A g^-1的條件下循環(huán)2000次后保持91%，這有望促進(jìn)水系ZIBs的應(yīng)用。

圖3 電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)分析

Dual Effects of Metal and Organic Ions Co-Intercalation Boosting the Kinetics and Stability of Hydrated Vanadate Cathodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301480

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