浙大/上大AEM：揭示VOH正极材料在电荷存储中的作用

层间工程是优化离子扩散能力的层状钒（V）基氧化物结构的一种很有前途的策略，在此过程中需要明确层间晶体水对电荷存储特性的调节作用。

基于此，浙江大学陆俊教授、上海大学鲁雄刚研究员和程红伟教授（共同通讯作者）等人报道了通过微分温度参数，得到了一系列层间水含量（n）不同的水合V₂O₅·nH₂O（VOH）干凝胶。

结果表明，当n值为0.26时，V₂O₅·nH₂O电极具有最佳的放电容量（0.1 A g^-1下放电容量为456.5 mAh g^-1）和循环稳定性（3 A g^-1下循环2000次），保持率为94.3%。

通过DFT计算，以确定和理解结构水对电化学性能增强的影响。通过变形电荷密度分析，确认Zn²⁺插入不同层间含水量的VOH电极对电子结构的调节作用。

优化H₂O的输入后，电荷转移不仅发生在插层Zn与双层V₂O₅层之间，也发生在插层Zn与层间H₂O间，表明调制后的H₂O能够承受Zn²⁺的局部转移电荷，从而形成了更加平滑的扩散通道。

在VOH-325 °C和VOH-25 °C电极中，明显的电荷转移只发生在Zn和V₂O₅层或层间H₂O之间。这意味着在调制H₂O存在的情况下，Zn失去更多的电子，导致导带移位更深，结合能更大，这可以解释在VOH-200 °C电极中Zn²⁺（脱）插层过程中获得更高的开路电压（OCV）和更稳定的结构。

Uncovering the Fundamental Role of Interlayer Water in Charge Storage for Bilayered V₂O₅ · nH₂O Xerogel Cathode Materials. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202202515.

https://doi.org/10.1002/aenm.202202515.

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