熊胜林/奚宝娟Nano Research：Od-Ce@V2O5实现高效的水系锌离子存储

华算老司机 • 2022年11月8日上午12:19 • 顶刊 • 阅读 4

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熊胜林/奚宝娟Nano Research：Od-Ce@V2O5实现高效的水系锌离子存储

低成本、环保的可再充电水系锌离子电池（AZIBs）受到广泛关注，成为储能系统的候选产品。然而，AZIBs的发展受到了合适且价格合理的正极材料的限制。

基于此，山东大学熊胜林教授和奚宝娟副教授（共同通讯作者）等人报道了利用一步水热处理的双效策略，制备了插有Ce和引入富氧缺陷的V₂O₅纳米带（O_d-Ce@V₂O₅），以协同提高电化学性能。

测试发现，理想的正极在电流密度为0.5 A·g^-1时提供了444 mAh·g^-1的可逆容量，并表现出优异的库仑效率，以及非凡的能量密度304.9 Wh·kg^-1。

通过DFT计算，以探究V₂O₅中Ce掺杂和氧缺陷的双效应策略作用和详细的Zn²⁺存储机制。

值得注意的是，从O_d-Ce@V₂O₅和V₂O₅之间的不同结构和电荷密度，可直观地观察到Zn²⁺插层在基体晶格中的状态。

几乎没有电子从Zn²⁺迁移到氧，所以大部分电荷集中在O_d-Ce@V₂O₅中的缺陷位点附近。

在纯V₂O₅中，有更多的电子从Zn²⁺转移到晶格氧，因此更多的电荷聚集在氧附近。O_d-Ce@V₂O₅（-0.511 eV）的吸附能低于V₂O₅（-3.45 eV）的吸附能。

因此，Zn²⁺与O_d-Ce@V₂O₅之间的相互作用较弱。适当的吸附能使Zn²⁺容易释放，表明O_d-Ce@V₂O₅正极是Zn²⁺可逆吸附/解吸的极好宿主。

但是，纯V₂O₅与Zn²⁺客体吸附的较高吉布斯自由能，导致结构可逆性较差。

Introducing Ce ions and oxygen defects into V₂O₅ nanoribbons for efficient aqueous zinc ion storage. Nano Res., 2022, DOI: 10.1007/s12274-022-4990-2.

https://doi.org/10.1007/s12274-022-4990-2.

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