中南梁叔全/周江AM：有机-无机杂化正极使水系锌离子电池循环10,000次

开发具有高容量和高工作电压的正极材料对于水系锌离子电池（ZIBs）的发展极为重要。然而，经典的高容量材料（例如钒基材料）放电电压较低，而具有高工作电压的有机正极通常容量低。

中南大学梁叔全、周江等设计了有机（乙二胺）-无机（氧化钒）混合正极（EDA-VO），其具有用于超高倍率和超长寿命ZIBs的双重储能机制。

受益于氧化钒的高容量和EDA的高工作电压，混合正极不仅提供0.82 V的高工作电压，而且实现了高容量和长循环寿命。此外，嵌入的乙二胺(EDA)不仅可以增加氧化钒的层间距，提高V-O层状结构中Zn离子的迁移率，而且可以作为二齿螯合配体参与Zn离子的存储。

图1 EDA-VO正极材料的表征

因此，基于这种双重储能机制的Zn/EDA-VO电池在0.5 A g^-1的电流密度下显示出高达382 mAh g^-1的比容量，以及在5 A g^-1下超过10,000次循环的优异长期循环稳定性。

更重要的是，在氧化钒中引入EDA可以提供轻松快速的电子传输以及高离子扩散能力（10^-8-10^-9 cm² s^-1 ），从而表现出快速且可逆的Zn离子存储。相信这项关于有机-无机杂化正极材料的工作可能会加速用于水系ZIBs的高能正极的进一步开发。

图2 EDA-VO电极的电化学锌离子存储性能

Organic-Inorganic Hybrid Cathode with Dual Energy Storage Mechanism for Ultra-High-Rate and Ultra-Long-Life Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105452

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