廣東工業(yè)大學木質(zhì)纖維素團隊以廉價的木質(zhì)素磺酸鈉作為碳材料前驅(qū)體，并制備了釩氧化物/碳（VO/LSC）的復合材料。以木質(zhì)素磺酸鈉中的鈉離子預插層進入層狀的釩氧化物，制備了具有高循環(huán)穩(wěn)定性和優(yōu)良倍率性能的水系鋅離子電池釩基正極材料。
鋅離子的水合離子半徑較大，容易對釩氧化物電極結(jié)構(gòu)造成破壞，導致層狀釩氧化物的坍塌，溶解至電解液中，在充放電循環(huán)的過程中影響穩(wěn)定性。另外一方面，由于V2O5導電性一般（10-2–10-3 S cm-1），V2O5正極的容量和倍率性能在實際應用中受到了很大的限制。以木質(zhì)素作為碳前驅(qū)體將大大降低導電碳材料的成本。有研究發(fā)現(xiàn)，在層狀的V2O5中預插層過渡金屬陽離子，能夠有效地擴大V2O5的層間距，有效提高基于V2O5正極電池的循環(huán)穩(wěn)定性。受此啟發(fā)，作者利用木質(zhì)素磺酸鈉作為碳前驅(qū)體，制備VO/LSC復合材料作為水系鋅離子電池的正極，能夠在提高釩氧化物導電性的同時，進行Na+的預插層，提高正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。作者還分析了不同碳加入量對釩基水系鋅離子電池電化學性能的影響。VO/LSC正極材料在0.1 A g-1和4.0 A g-1的電流密度下，分別具有350 mAh g-1和140 mAh g-1的容量。在4.0 A g-1的電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)后，仍然具有120 mAh g-1的比容量，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。作者分別選取了硫酸鋅和三氟甲基磺酸鋅作為電解質(zhì)，分析電解液優(yōu)化對VO/LSC正極的影響。同時作者利用環(huán)境中的氧氣將低價態(tài)的釩氧化物進行氧化，實現(xiàn)具有自充電功能的水系鋅離子電池。該工作能為釩基氧化物正極材料的后續(xù)研究提供思路和幫助。 論文信息 Sodium Pre-Intercalated Carbon/V2O5 Constructed by Sustainable Sodium Lignosulfonate for Stable Cathodes in Zinc-Ion Batteries: A Comprehensive Study Junli Chen, Prof. Wenli Zhang, Xiaojun Zhang, Ziyan Li, Jianhui Ma, Lei Zhao, Wenbin Jian, Prof. Suli Chen, Dr. Jian Yin, Prof. Xuliang Lin, Prof. Yanlin Qin, Prof. Xueqing Qiu 文章第一作者為陳俊立，通訊作者為張文禮教授、秦延林教授和邱學青教授 ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202200732
