窦世学/陈立锋/侯之国AFM：操纵氧空位加速离子动力学，实现优异的锌离子电池！

钒基插层材料在水系锌离子电池（ZIBs）中的应用引起了广泛关注。然而，由于强烈的静电作用，锌离子层间扩散缓慢，严重限制了其实际应用。

图1 O_v-ZVO的理化和结构表征

卧龙岗大学窦世学、中国科学技术大学陈立锋、侯之国等制备了富氧空位的V₂O₅结构（Zn_0.125V₂O₅·0.95H₂O nanoflowers，O_v-ZVO），其具有扩大的层间空间和优异的结构稳定性，可用于制备优良的ZIBs。

原位电子顺磁共振（EPR）和X射线衍射（XRD）表征显示，由于晶格水部分逸出，在相对较低的反应温度下产生了大量的氧空位。原位光谱和密度泛函理论（DFT）计算揭示了氧空位的存在降低了Zn²⁺在O_v-ZVO中的扩散障碍，削弱了Zn和O原子之间的相互作用，从而有助于获得优异的电化学性能。

图2 O_v-ZVO和ZVO的电化学性能

因此，Zn||Ov-ZVO电池在0.1 A g^-1条件下显示出402 mAh g^-1的显著容量，并在2673 W kg^-1条件下表现出193 Wh kg^-1的惊人能量输出。此外，作为概念验证，Zn||O_v-ZVO小软包电池在0.5 A g^-1时可达到350 mAh g^-1的高容量，显示了其巨大的实际应用潜力。该研究为氧空位纳米结构的形成和氧空位改善电化学性能提供了基本见解，为缺陷功能化先进材料的发展提供了新的途径。

图3 O_v-ZVO正极的Zn²⁺存储机制

Manipulating Oxygen Vacancies to Spur Ion Kinetics in V2O5 Structures for Superior Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305659

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