Small:可水处理的多尺度钒氧化物复合材料正极及其锌离子主导的高质量/面积/体积比容量

水系锌离子电池具有高安全性、低成本、环境友好等优点,因而被视为极具潜力的绿色储能体系。在众多水系锌离子电池正极材料中,钒氧化物因其资源丰富、多电子转移特性以及层状/隧道结构有利于离子迁移而受到广泛关注。然而钒氧化物电子电导率低、晶体结构对锌离子(Zn2+)局域较强,并且在水系电解液中容易发生副反应导致其容量低、倍率/循环性能差,阻碍了钒氧化物正极的实际应用。

最近,湘潭大学杨利文教授课题组报道了一种多尺度材料/电极设计策略并开发了一种基于高堆积密度片状复合材料的无粘结剂电极(PVO/PEDOTÌCNTs)。复合材料通过高能球磨法制备,可将其均匀分散至水溶液后采用传统涂膜工艺制备无粘结剂电极。研究结果表明:一方面,PVO/PEDOTÌCNTs正极具有快速反应动力学,因此展示出优异的储锌性能;另一方面,充放电过程中副反应得到抑制,PVO/PEDOTÌCNTs正极表现出Zn2+嵌入/脱出(91%)为主的能量存储机制。无粘结剂PVO/PEDOTÌCNTs正极具有高质量/面积/体积比容量(~450 mAh g-1/2.26 mAh cm-2/1106.1 mAh cm-3)、高倍率性能(30 Ag-1下质量比容量为180.0 mAh g-1)及优异的长循环稳定性(循环3500圈容量保持率为92.7%)。本工作为钒氧化物正极材料的规模化制备及其在高性能水系锌离子电池中的实际应用提供了一定的参考和借鉴。

论文信息:

Water-Processable and Multiscale Designed Vanadium Oxide Cathodes with Predominant Zn2+ Intercalation Pseudocapacitance toward High Gravimetric/Areal/Volumetric Capacity

Xiong Liu, Wentao Ni, Yuan Wang, Yongle Liang, Banghui Wu, Guobao Xu, Xiaolin Wei, Liwen Yang*

Small

DOI: 10.1002/smll.202105796

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202105796