隨著人們對電子通訊器件、新能源汽車以及電網(wǎng)級儲能技術(shù)的需求日益增長，亟需開發(fā)安全高效、環(huán)境友好、低成本的二次電池。鋅離子混合電容器（ZICs）具有環(huán)境友好、安全性高、裝配簡單等優(yōu)點，在儲能領(lǐng)域具有很強的應(yīng)用潛力。然而，ZICs的發(fā)展一直受到缺乏良好鋅離子嵌入型正極材料的限制，現(xiàn)有正極材料通常容量較低或循環(huán)性能較差。因此，開發(fā)具有高容量、低成本和長壽命的正極材料至關(guān)重要。V2O3具有較高的理論容量和開放的晶體結(jié)構(gòu)，有利于鋅離子的運輸與存儲而受到廣泛關(guān)注。
近日，濟南大學(xué)原長洲教授團隊發(fā)展了一種少層Mxene衍生合成策略，以少層V2CTx（f-V2CTx）為原料，通過水熱反應(yīng)和退火處理成功制備了碳包覆V2O3多孔納米線組成的片狀材料（V2O3@C），并將其用作鋅離子存儲的正極材料。借助獨特的多孔片狀形貌，緩沖釩氧化物在充放電時的體積膨脹，有效提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；此外，V2O3原位晶格畸變獲得豐富的缺陷，使得鋅離子能夠在V2O3@C中快速的嵌入和脫出，從而實現(xiàn)優(yōu)異的倍率能力以及較高的比容量。
基于上述特征，V2O3@C正極在0.2 A g?1電流密度時可提供380.0 mAh g?1的高容量。同時，V2O3@C正極在 5.0 A g?1表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，6500次循環(huán)后仍能保持為180.0 mAh g?1。此外，組裝的V2O3@C//AC ZIC器件在240 W kg?1時具有30.2 Wh kg?1的高能量密度，在1.0 A g?1 循環(huán)10,000次后具有出色的容量保持率。該工作為設(shè)計合成穩(wěn)定高效的ZICs正極材料提供了新穎且簡單易行的策略，展示了用于水系ZICs的新型釩基正極材料的應(yīng)用前景。
圖1.（a）初始f-V2CTx、（b，c）前驅(qū)體以及（d，e）V2O3@C的FESEM圖像，（f）相應(yīng)的元素（V、O和C）分布圖像，（g， h， i）TEM圖像。 圖2. V2O3@C正極材料的電化學(xué)性能。 論文信息 Few-layer V2CTx in-situ derived porous V2O3@C flakes towards zinc ion capacitors Huaqing Chen,? Yuyan Wang,? Chanjuan Liu, Jinfeng Sun,* Changzhou Yuan* 文章第一作者為濟南大學(xué)碩士研究生陳華卿及王玉燕博士。 ChemNanoMat DOI: 10.1002/cnma.202200394
