近年來，水系鋅離子電池因其高比容量、安全、環(huán)保、低成本等優(yōu)勢(shì)獲得了快速發(fā)展，未來有望在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。釩氧化物兼具低成本和高理論容量，被認(rèn)為是理想的水系鋅離子電池正極材料。然而，Zn2+在其晶體結(jié)構(gòu)中嵌入/脫出時(shí)，存在固有的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢、不可逆的結(jié)構(gòu)劣化等問題，導(dǎo)致電化學(xué)性能衰減。
近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的陳濤教授，溫州大學(xué)的金輝樂教授、李俊教授和江蘇大學(xué)的饒德偉教授等人提出了以“富鋅”的釩基化合物Zn3V3O8為前驅(qū)體，通過原位電化學(xué)誘導(dǎo)脫去多余鋅離子的策略，構(gòu)建了鋅離子和水分子共插層的Zn0.52V2O5-α·1.8H2O正極用于高性能的水系鋅離子電池。 不同于釩氧化物層間預(yù)插入金屬離子的策略，Zn3V3O8中本就含有大量Zn2+。非原位XRD，Raman，TEM-EDS和ICP結(jié)果顯示，相變過程中Zn3V3O8中多余的Zn2+被脫去轉(zhuǎn)化為Zn2+和H2O分子共插的層狀Zn0.52V2O5-α·1.8H2O結(jié)構(gòu)。存在于層間的Zn2+起到穩(wěn)固釩氧化物結(jié)構(gòu)的支柱作用，提高材料的穩(wěn)定性，水分子的電荷屏蔽作用，有利于Zn2+的快速嵌入和脫出。Zn0.52V2O5-α·1.8H2O作為水系鋅離子電池正極，展現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，在20 A g-1的大電流密度下循環(huán)18000次后容量保持率為95.4%。這種以“富預(yù)插層陽離子”釩氧化物為前驅(qū)體的原位自轉(zhuǎn)化策略，為解決水系鋅離子電池正極材料結(jié)構(gòu)衰退問題提供了一種新思路。 論文信息 Zn0.52V2O5?α?1.8?2O Cathode Stabilized by In Situ Phase Transformation for Aqueous Zinc-Ion Batteries with Ultra-Long Cyclability Wenhao Liang, Dewei Rao, Prof. Tao Chen, Rongfeng Tang, Prof. Jun Li, Prof. Huile Jin Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202207779
