开发集长寿命和高倍率等优势于一身的正极材料是实现水溶液锌离子电池商品化应用的关键。近日，中国科学技术大学Tao Chen与温州大学Jun Li和Huile Jin等通过Zn₃V₃O₈材料的原位相转变过程制备了具有高倍率性能和良好循环稳定性的Zn_0.52V₂O₅-a·1.8H₂O正极材料。

文章要点

1）研究人员发现由于静电排斥作用，从富含锌的钒氧化物中脱出Zn²⁺发生的原位相转变比向贫锌态钒氧化物中预嵌入Zn²⁺发生的原位相转变要稳定高效。因此研究人员设计了一种富锌的Zn₃V₃O₈作为合成前驱体，通过在首周充电过程中嵌入结构水分子并脱出多余的Zn²⁺而原位制备了Zn_0.52V₂O₅-a·1.8H₂O正极材料。由于前驱体中过量的Zn²⁺已被脱出，因此剩余的Zn²⁺与钒氧化物的层状结构紧密结合。

2）此外，研究人员发现，由于在原位相转变过程中没有预先嵌入Zn²⁺，因此避免了层状结构的破坏。非原位XRD和高分辨透射电镜证实在20A/g的超高电流密度下循环后的Zn_0.52V₂O₅-a·1.8H₂O正极仍然保持结构稳定性。Zn_0.52V₂O₅-a·1.8H₂O正极在20A/g的电流密度下循环超过18000周后容量仍保持着161.5mAh/g。

参考文献

Wenhao Liang et al, Zn0.52V2O5-a·1.8H2O Cathode Stabilized by in-situ Phase Transformation for Aqueous Zinc Ion Batteries with Ultra-long Cyclability, Angewandte Chemie, 2022

DOI: 10.1002/anie.202207779

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207779