锂离子电池（LIBs）因其高能量密度而被广泛应用于电动汽车和便携式电子产品中。然而，锂在自然界中的储量有限，同时与有机电解液相关的安全问题阻碍了它们的进一步发展。因此，人们研究了其他金属离子(如钠、钾、钙、铝、镁、锌)电池，以期取代LIBs成为下一代电池。这其中，水系锌离子电池（ZIBs）由于丰富的锌源，高理论比容量（820 mAh g⁻¹），良好的环境中稳定性，具有明显的优势。

近日，南京航空航天大学Kongjun Zhu，北京航空航天大学Ruifeng Zhang采用一步高温混合水热法合成了一种锌离子电池正极材料H₂V₃O₈/MXene。具有高活性中心的H₂V₃O₈纳米线和具有高电导率的Ti₃C₂T_x MXene促进了H₂V₃O₈/MXene电极的高效储锌。

文章要点

1）实验结果显示，对于储锌，H₂V₃O₈/MXene电极实现了优异的综合性能，具有高的放电比容量（3 A g⁻¹下500次循环437.3 mAh g⁻¹）、优异的快速充/放电性能（10 A g⁻¹下最大容量420 mAh g⁻¹）和令人印象深刻的长期寿命（10 A g⁻¹下9000循环后，容量为323 mAh g⁻¹）。

2）研究发现，二维MXene纳米片与H₂V₃O₈的组合具有改善电导率、增强赝电容量和减缓H₂V₃O₈锌嵌入/脱出过程中的体积变化的协同效应，从而获得了高倍率和长周期稳定的电化学性能。

3）密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示了H₂V₃O₈-MXene界面内的界面电场导致了优异的锌离子扩散动力学和优异的储锌容量，从而获得了优异的电化学活性。

本工作揭示了高导电性2D MXene材料与H₂V₃O₈之间的界面相互作用对ZIB性能的影响，为锌的高效储能提供了一种合适的策略。

参考文献

Penghua Liang , Tengfei Xu , Kongjun Zhu , Yu Rao , Hongjuan Zheng , Meng Wu , Jiatao Chen , Jinsong Liu , Kang Yan , Jing Wang , Ruifeng Zhang , Heterogeneous interface-boosted zinc storage of H₂V₃O₈ nanowire/Ti₃C₂T_x MXene composite toward high rate and long cycle lifespan aqueous zinc-ion batteries, Energy Storage Materials (2022)

DOI：10.1016/j.ensm.2022.05.010

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.05.010