层状水合氧化钒用作水系锌离子电池嵌入型正极材料

能源的高效利用和可再生能源发展迫切需要发展高安全、低成本、长寿命大规模储能新技术。水系锌离子电池具有环境友好、成本低廉以及安全可靠等优点，在规模化储能领域具有良好的发展前景和应用价值。然而，正极材料结构不稳定和循环可逆性差等问题严重阻碍其发展。因此，开发结构稳定和循环性能优异的正极材料是水系锌离子电池的研究重点。钒基金属氧化物具有价态多变、资源储量丰富以及合成工艺简便等优点，作为正极材料具有高比容量和长循环稳定性，在水系锌离子电池中已经被广泛报道。然而，目前已报道的钒基金属氧化物正极材料往往采用类似的电解液体系和充放电电压区间，较少关注这两个重要因素对其储锌性能的影响。基于本文的研究数据，发现优化电解液体系，选择合适的充放电电压区间，有助于提高锌离子电池的电化学性能。

近日，中南大学梁叔全、周江教授团队通过水热法合成了具有层状结构的水合钒氧化物（V3O7⋅H2O）作为水系锌离子电池正极材料，发现其储能机制为Zn2+嵌入/脱出机制，在循环过程中具有良好结构稳定性。通过对比不同电解液体系和不同充放电电压区间下的循环性能，研究了电解液体系和工作电压区间对V3O7⋅H2O储锌性能的影响，确定了最佳电解液体系为3M Zn(CF3SO3)2，最佳充放电电压区间为0.4-1.3 V

此外，该团队通过对比具有层状结构的V3O7⋅H2O和非层状结构的V3O7两种材料的循环性能、倍率性能、交流阻抗和Zn2+离子扩散能力，表明层状结构的V3O7⋅H2O具有更优异的电化学性能。V3O7⋅H2O电极在0.5 A g-1电流密度下，放电比容量为 290 mA h g-1；在5 A g-1大电流密度下可以稳定循环2000次。基于非原位XRD，TEM和XPS等表征结果，发现结晶水的存在能够有效降低层间静电作用，为Zn2+ 的可逆嵌入/脱出提供了高效的扩散路径，是V3O7⋅H2O在循环过程中能够保持结构稳定性的关键因素。

相关论文信息

论文原文在线发表于Carbon Energy，点击“阅读原文”查看论文

论文标题：

Layered hydrated vanadium oxide as highly reversible intercalation cathode for aqueous Zn‐ion batteries

论文网址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.39

DOI:10.1002/cey2.39

欢迎投稿

Carbon Energy--中国科技期刊卓越行动计划项目高起点新刊，欢迎您下载、阅读、投稿！

期刊网址丨

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/26379368

投稿网址丨

https://mc.manuscriptcentral.com/cey2

推荐阅读

点击“阅读原文”，进入官网查看原文。