武利民/谷晓俊/郭艳/于乐Angew.：通过化学预嵌入制备氮化碳柱撑钒酸盐用于高性能水系锌离子电池

钒化合物具有高比容量的特点，是很有前途的水系锌离子电池正极材料。然而，层间距窄、本征电导率低以及钒的溶解等问题仍然制约了其进一步的应用。

在此，内蒙古大学武利民教授&谷晓俊教授&郭艳副教授&北京化工大学于乐教授团队等人提出了一种简单的自参与水热策略，将一种由碳氮化合物(C₃N₄)支撑的缺氧钒酸盐作为AZIBs的正极。值得注意的是，C₃N₄纳米片既可以作为氮源，也可以作为插层前物质，将正交V₂O₅转化为层间间距扩大的层状NH₄V₄O₁₀。由于柱状结构和丰富的氧空位，促进了NH₄V₄O₁₀正极中Zn²⁺离子嵌入(脱出)动力学和离子电导率。

因此，NH₄V₄O₁₀正极提供了卓越的锌离子存储能力，在0.5 A g^-1时具有398.7 mAh g^-1的高比容量，在20 A g^-1时具有194.7 mAh g^-1的高倍率容量，并且表现出10000次循环的稳定循环性能。

图1. NVO的合成及结构表征

总之，该工作设计了一种自参与水热方法来制造具有扩大层间距的缺氧NVO纳米带作为高性能AZIBs的正极。双功能C₃N₄纳米片作为NH⁴⁺的来源和内部支柱，扩大了NVO的间距。由于C₃N₄和生成的氧空位的辅助作用，反应动力学加快，NVO的结构稳定性大大提高。

因此，所获得的NVO正极在20 A g^-1下具有194.7 mAh g^-1的卓越速率能力，并且在10 A g^-1下具有超过10000次循环的超长循环寿命。这项工作为开发高性能AZIBs铺平了一条有前途的道路。

图2. 基于NVO和V₂O₅正极的AZIBs的电化学性能

Carbon Nitride Pillared Vanadate Via Chemical Pre-Intercalation Towards High-PerformanceAqueous Zinc-Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202303529

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武利民/谷晓俊/郭艳/于乐Angew.：通过化学预嵌入制备氮化碳柱撑钒酸盐用于高性能水系锌离子电池

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