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高麗大學Small Methods: 錨定大孔隙碳納米管微球來提高V2O3的電化學性能，用于超快、長壽命的水系鋅離子電池

鋅離子電池（ZIBs）作為下一代儲能系統，由于可以在水系系統中運行因而具有高安全性和環境友好性。然而，正在尋找具有理想納米結構和組成的用于水系 ZIBs 的電極材料。

在此，韓國高麗大學Yun Chan Kang等人報道了由錨定在纏結碳納米管上的V₂O₃（p-V₂O₃-CNT）組成的多孔微球的合成及其作為ZIBs正極的應用。各種分析表明，V₂O₃相在初始充電過程后消失，而Zn_3+x (OH)_2+3x V_2?xO_7?3x?2H₂O 和釩酸鋅 (ZnyVOz) 相從第二個循環開始經歷鋅離子嵌入/脫嵌過程。

此外，作者還比較了p-V₂O₃-CNT、V₂O₃-CNT（無大孔隙）和多孔V₂O₃（無CNT）微球的電化學性能，以確定納米結構和導電碳質基質對鋅離子存儲性能的影響。

圖1. p-V₂O₃-CNT、V₂O₃-CNT和多孔V₂O₃微球的合成機制

結果表明，p-V₂O₃-CNT 在10 A g^-1下循環5000次后表現出 237 mAh g^-1的高可逆容量。此外，在 50 A g^-1的極高電流密度下獲得了211 mAh g^-1的可逆容量。

V₂O₃納米結構中的大孔隙有效地緩解了循環過程中的體積變化，并且具有高電導率的纏結碳納米管有助于實現快速的電化學動力學。本研究中展示的用于理解鋅離子存儲機制以及纏繞的CNT 網絡和大孔隙作用的方法可能為開發具有優化納米結構的正極鋪平道路。

圖2. p-V₂O₃-CNT、V₂O₃-CNT和多孔V₂O₃微球的電化學性能

Boosting the Electrochemical Performance of V₂O₃ by Anchoring on Carbon Nanotube Microspheres with Macrovoids for Ultrafast and Long-Life Aqueous Zinc-Ion Batteries, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100578

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