叶明新/沈剑锋Small: Zn//VEG@MXene电池，循环3000次容量保持85.2%！

钒基衍生物具有可承受的成本和高理论容量，因此其在水系锌离子电池（ZIBs）的应用引起了广泛的兴趣。然而，钒基材料的进一步应用受到有限的导电性和循环寿命的阻碍。

在此，复旦大学叶明新教授、沈剑锋教授等人通过一步油浴加热工艺合成了生长在Ti₃C₂T_x MXene纳米片上的一维链状结构的乙二醇氧钒（VEG@MXene），并将其作为ZIB的复合正极材料。受益于具有高电导率和丰富反应位点的混合结构，VEG@MXene正极表现出优异的比容量（360.3 mAh g^-1@ 0.5 A g^-1）及令人印象深刻的容量保持率（在10 A g^-1下3000次循环后仍高达85.2%）。

这表明MXene作为导电添加剂不仅提高了电导率，促进了放电/充电过程中锌离子的扩散，而且在高电流密度下可以有效抑制钒基复合材料的结构坍塌。此外，Zn// VEG@MXene纽扣电池还可以成功地为发光二极管 (LED) 和电子手表供电。

图1. Zn//VEG@MXene电池的电化学性能

为了更好地理解VEG@MXene正极的上述优异性能，作者进行了电化学测试，包括循环伏安（CV）、恒电流间歇滴定技术（GITT）和电化学阻抗谱（EIS）。结果表明，在高电流密度下，电容控制过程在总贡献中占据主导地位，而且Mxene的作用也得到证实。

此外，非原位表征（XRD、XPS）表明原始VEG通过原位电化学转化实现了到Zn₃V₂O₇(OH)₂·2H₂O（ZVO）的逐渐相变，并证明了后续链状VEG和层状ZVO结构中快速且高度可逆Zn²⁺嵌入/脱嵌。这项工作表明，设计导电性增强的钒基材料是开发有前途的ZIBs正极材料的合理方法。

图2. VEG@MXene电极的锌离子存储机制

In Situ Electrochemical Transformation toward Structure Optimized VEG@MXene Cathode for Enhanced Zinc-Ion Storage, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202105325

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/c40cd5de64/

叶明新/沈剑锋Small: Zn//VEG@MXene电池，循环3000次容量保持85.2%！

相关推荐