孙学良/李喜飞AFM：异质界面的 V-O-C 键合增强超长寿命钠离子电池Na5V12O32 正极动力学

具有高能量密度的柔性独立式正极一直是可穿戴钠离子电池(SIBs)面临的挑战。

在此，西安大略大学孙学良教授、西安理工大学李喜飞教授等人通过制备基于Na₅V₁₂O₃₂纳米带异质结构，提高钠离子动力学特性来解决这一问题。在异质结构中，还原氧化石墨烯(rGOs)官能团与NVO的V-O键通过界面电子相互作用发生化学转化，在界面处产生可控的V-O-C键。优异的成键性能与异质界面上固有的应力场之间的界面协同作用，可以降低Na⁺的扩散势垒，促进电荷转移，从而加速反应动力学和电子/离子的传递。

图1. NVO-9% rGO的结构表征

总之，本工作全面探索了独立NVO-rGO异质结构中V-O-C键异质界面主导的Na⁺存储行为。由于成键和应力场的产生，以界面为主的Na⁺存储机制对NVO和rGO表现出优于传统体系的性能。与NVO/rGO和NVO相比，DFT模拟提供了NVO-rGO界面上更大的扩散动力学和额外存储能力的观点。

得益于V-O-C异质界面机制，NVO-9% rGO具有优异Na⁺存储能力，高容量，良好的循环稳定性以及出色的电容性能。该方法显著优化了传统的制备过程，并保留了整个电极上的互联网络，使NVO-rGO在SIB中具有突出的完整性。

此外，NVO-9% rGO异质结构在1300mAg^-1(5C)时显示出158 mAh g^-1的高容量，在10C时容量高达100mAh g^-1。优异的电化学特性表明界面化学键构建和内置电场在提高SIB中具有协同作用。因此，独立的NVO-rGO是高能量密度钠离子电池极有价值的正极同时也为设计先进材料进一步应用于更多储能系统开辟了新途径。

图2. 柔性钠离子全电池的电化学性能

V-O-C Bonding of Heterointerface Boosting Kinetics of Free-Standing Na5V12O32 Cathode for Ultralong Lifespan Sodium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202303211

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