徐峰/朱凯/胡方EnSM: 高能锌离子电池NH4V4O10正极的缺陷和表面工程

水系锌离子电池具有独特的优势，例如用于大规模储能的成本效益高和不可燃性。然而，由于正极材料的发展、缓慢的本征离子/电子动力学和不令人满意的结构稳定性阻碍了它们的广泛应用。

为此，东南大学徐峰教授、哈尔滨工程大学朱凯副教授及沈阳工业大学胡方副教授等人报道了简便的一步水热方法制备的具有氧空位（NH₄V₄O_10-x）和还原氧化石墨烯 (rGO) 表面改性的高性能NH₄V₄O₁₀正极（NH₄V₄O_10-x@rGO）。该复合材料呈现出3D花状形态，在电解液和电极材料之间提供了足够的接触面积和较短的锌离子运输途径。

同时，rGO充当导电介质以提高正极的导电性。DFT计算表明，氧空位可以有效地减轻静电相互作用，因为在形成Zn-O键时需要更少的电子，这可以导致更多电子转移到周围的钒原子并增加结构稳定性。

图1. NH₄V₄O_10-x@rGO正极的电化学性能

由于rGO和氧空位的协同组合，所制备的NH₄V₄O_10-x@rGO具有显著的电化学性能和高能量密度（260.1 Wh kg^-1，功率密度为657.2 W kg^-1）、优异的循环稳定性（2000次循环后容量保持率为90.5%）和良好的倍率能力（187 mAh g^-1@20 A g^-1）。

这项工作证明了缺陷化学和表面工程在电化学性能增强中的重要性，并为多价离子电池系统的高性能金属氧化物正极设计提供了新的见解。

图2. DFT计算研究氧空位的影响

Deficiency and Surface Engineering Boosting Electronic and Ionic Kinetics in NH₄V₄O₁₀ for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Battery, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.10.001

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徐峰/朱凯/胡方EnSM: 高能锌离子电池NH4V4O10正极的缺陷和表面工程

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