陈重学/曹余良Nano Energy：低应变正极的稳定“摇椅式”锌离子电池！

水系锌金属电池得益于高体积能量密度和丰富的锌金属，但却遭受着不可控制的枝晶、钝化和腐蚀，这严重阻碍了其发展。开发含锌正极与无锌负极耦合是克服上述挑战的有效方法，然而，这种能够提供可逆和稳定的Zn²⁺存储的稳健主体却很少被报道。

武汉大学陈重学、曹余良等报告了一种用于锌离子电池的新型低应变Zn₃V₄(PO₄)₆正极。

图1. 材料表征

实验显示，ZVP/rGO正极在半电池中表现出105.2 mAh g^-1的可逆容量，1.5 V的高工作电压（与Zn²⁺/Zn相比），理想的循环稳定性（250次循环后100%的容量保持）和出色的倍率能力（10 C时为90.6 mAh g^-1和40 C时为62.9 mAh g^-1）。更重要的是，作者通过ZVP/rGO正极与TiS₂负极的结合，开发了一种”摇椅式”锌离子电池，它显示了高电化学可逆性和卓越的循环稳定性。

图2. ZVP/rGO正极的电化学性能

此外，原位XPS、原位拉曼和XRD测试证明了ZVP正极的可逆Zn²⁺嵌入/脱出反应和结构稳定性。DFT计算显示，位于Zn2位点上的两个Zn²⁺可以被可逆地提取，并证实ZVP在储存Zn²⁺时体积变化很小（2.4%）。作者相信这种低应变的Zn₃V₄(PO₄)₆可以作为”摇椅式”锌离子电池的高性能正极候选材料，并激发更多的努力来促进锌离子电池在电网规模储能系统中的实际应用。

图3. “摇椅式”ZVP//TiS₂全电池性能

A Stable “Rocking-Chair” Zinc-Ion Battery Boosted by Low-Strain Zn3V4(PO4)6 Cathode. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107520

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陈重学/曹余良Nano Energy：低应变正极的稳定“摇椅式”锌离子电池！

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