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胡林峰/孫士斌EnSM: 薄至6.7 nm!自編織的(NH4)0.38V2O5納米帶用于無粘結劑鋅離子電池

在中性或弱酸性電解質中的可充電水系鋅離子電池（ZIB）引起了極大的關注。制造無粘結劑電極以促進Zn²⁺傳輸對于開發水性鋅離子電池非常理想，但仍然是一個巨大的挑戰。

在此，東南大學胡林峰教授與上海海事大學孫士斌副教授等人通過水熱途徑發現了薄至6.7 nm、柔性 (NH₄)_0.38V₂O₅（NVO）納米帶的自編織行為，導致獨立的膜粘附在水熱高壓釜壁上。

很容易通過一把鑷子將這種膜從高壓釜壁轉移到培養皿中，成為無粘結劑的獨立紙樣品。導電多壁碳納米管 (CNT) 也成功地嵌入到該紙中，以增強電子導電性并在紙內產生豐富的網格（孔徑：1-3 μm）。

圖1. NVO和NVO/CNTs復合材料的表征

利用無粘結劑設計和紙正極的多孔結構，它在100 mA?g^-1時提供了465 mAh?g^-1的可逆容量。在100 mA?g^-1下循環500次后，容量保持率超過89.3%。重要的是，所得紙電極的比能量高達343 Wh?kg^-1，其性能明顯優于大多數粉末狀正極且存在聚合物粘合劑的鋅離子電池。

這項工作揭示了一種新的自生長策略，用于以超薄、柔性釩酸銨納米結構存儲Zn²⁺離子的無粘結劑、獨立電極，也可能適用于存儲其他金屬/非金屬離子（Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、NH₄⁺等）。

圖2. 柔性準固態ZIB的示意圖

Spontaneous knitting behavior of 6.7-nm thin (NH₄)_0.38V₂O₅ nano-ribbons for binder-free zinc-ion batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.04

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