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      水性鋅離子電池(AZIBs)是一種很有吸引力的儲能設備，其安全性高，對環(huán)境的影響可以忽略不計。V₂O₅基陰極具有很高的應用前景，但釩的溶解是實現(xiàn)其在AZIBs中的穩(wěn)定性能的主要挑戰(zhàn)之一。在本文中，我們通過范德華自組裝的方法在V₂O₅納米板(VPMX)表面設計了Ti₃C₂T_x MXene層，以抑制電化學過程中釩的溶解，從而大大提高了鋅離子的存儲性能。與傳統(tǒng)的V₂O₅/C復合材料不同，我們證明了VPMX混合材料為獲得高性能的AZIBs提供了三個不同的特征:(i)陰極表面的MXene層保持結(jié)構完整性并抑制V的溶解;(ii) V₂O₅和MXene之間的異質(zhì)界面改善了宿主的電化學動力學;(iii) VPMX陰極中的潤滑水分子減少了宿主層之間的靜電斥力，促進了界面Zn²⁺的擴散。結(jié)果，VPMX陰極顯示出超過5000次循環(huán)的長期循環(huán)穩(wěn)定性，超過了其他報道的V₂O₅基材料。特別地，我們發(fā)現(xiàn)V₂O₅和MXene之間的異質(zhì)界面和宿主中潤滑的水分子可以實現(xiàn)提高AZIBs的速率能力(在5.0 A g⁻¹時243.6 mAh g⁻¹)。
 
圖1  V₂O₅納米板/MXene雜化材料的制備與形貌研究。 
 
圖2. 樣品的結(jié)構表征。 
 
圖3 VPMX73陰極儲鋅行為的原位XRD表征。 
 
圖4. V₂O₅納米板/MXene雜化體的儲鋅性能及MXene抑制釩溶出的研究。 
 
圖5。V₂O₅納米板/MXene雜化的理論模擬和電化學動力學分析。
  
      相關科研成果由北京大學材料科學與工程學院Shaojun Guo和北京化工大學Bin Xu等人于2022年發(fā)表在ACS Nano (https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04968)上。原文：Van der Waals Interaction-Driven SelfAssembly of V₂O₅ Nanoplates and MXene for High-Performing Zinc-Ion Batteries by Suppressing Vanadium Dissolution。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號