东大Angew.：​用于水系锌离子电池的非晶态异质界面氧化钒

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东大Angew.：​用于水系锌离子电池的非晶态异质界面氧化钒
可充电水系Zn-VOx电池在大规模储能应用中备受关注。然而，其缓慢的Zn2+扩散动力学和模糊的结构-性质关系始终限制着电池巨大潜力的实现。
东大Angew.：​用于水系锌离子电池的非晶态异质界面氧化钒
在此，东北大学宋禹团队通过电沉积合成了具有高度无序结构的氧化钒纳米带（VO-E）。并将其作为水系锌离子电池（AZIB）的正极材料进行了初步研究。
该电极实现了高容量、良好的速率和循环性能。通过形态分析表明，VO-E拥有一个有趣的非晶态-结晶异质结构。而VO-E中的异质界面网络最大限度地提高了界面效应，并促进了电荷在块状电极中的转移，从而引起了卓越的电化学性能。
此外，DFT计算和AIMD首次模拟了具有非晶态-结晶异质结构的氧化钒。结果表明，Zn和H原子可能与VO-E的O 在无定形-晶体界面附近与VO-E的位点结合。
东大Angew.：​用于水系锌离子电池的非晶态异质界面氧化钒
图1. 形貌和动力学研究
研究表明，VO-E电极表现出良好的电化学性能，如高重量/面积容量，良好的倍率性能，以及较长的循环寿命，优于其他报道的最先进的基于VOx的AZIB电极。具体而言，在电流密度为0.5 A g-1时，VO-E电极表现出516 mAh g-1的高放电容量（质量负载：1.6 mg cm-2），这比它的结晶对应物（VO-A）和大多数报道的用于AZIBs的V基阴极材料要好。
当质量负载增加到16.2mg cm-2时，该电极仍然达到了300 mAh g-1的高容量表现出良好的速率和循环性能。与晶体和非晶体结构相比，该异质结构表现出有利的阳离子吸附和低离子扩散能垒。非晶-结晶界面网络在VO-E中的重要作用被揭示出来，对人们在Zn-V电池之外开发更多的电化学储能系统具有深刻意义。
东大Angew.：​用于水系锌离子电池的非晶态异质界面氧化钒
图2. 氧化钒电极的电化学性能
Vanadium oxides with amorphous-crystalline heterointerface network for aqueous zinc-ion batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202216290

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