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?曹國忠/劉超峰/宗泉AEM：高性能水系鋅離子電池，循環2000次容量保持91%！

對于水系鋅離子電池的發展，開發具有快速動力學和可接受的循環穩定性的釩基正極材料是至關重要的。

圖1 材料表征

華盛頓大學曹國忠、同濟大學劉超峰、中國計量學院宗泉等通過簡便的水熱法將過渡金屬離子（Zn²⁺）和有機離子（Ch⁺）共同插入到層狀的V₂O₅中，并研究了其作為水系ZIBs的正極。

協同共插的策略，以及產生的氧空位擴大了層間距，為Zn插層提供了更多的活性位點，提高了電子/離子導電性，并加強了結構，其中Zn²⁺可以作為支柱穩定V-O層，有機離子緩解了Zn²⁺和宿主框架之間的靜電作用，加速了反應動力學。

圖2 電化學性能研究

實驗和理論結果顯示，在優化的電極中，Zn²⁺（去）插層儲存過程是可逆的，而且Zn²⁺擴散能壘很低。

預插層Zn²⁺和Ch⁺的協同作用使(Zn_0.1, Ch_0.1)V₂O_4.92·_0.56H₂O正極在0.1 A g^-1時表現出473 mAh g^-1的放電容量，能量效率高達88%，循環穩定性極佳，在4 A g^-1的條件下循環2000次后保持91%，這有望促進水系ZIBs的應用。

圖3 電化學反應動力學分析

Dual Effects of Metal and Organic Ions Co-Intercalation Boosting the Kinetics and Stability of Hydrated Vanadate Cathodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301480

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