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北京大學材料科學與工程學院Shaojun Guo和北京化工大學Bin Xu--V2O5納米片與MXene的范德華相互作用自組裝通過抑制釩解散用于高性能鋅離子電池
      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,但釩的溶解是實現其在AZIBs中的穩定性能的主要挑戰之一。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Ti3C2Tx 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層保持結構完整性并抑制V的溶解;(ii) V2O5和MXene之間的異質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。結果,VPMX陰極顯示出超過5000次循環的長期循環穩定性,超過了其他報道的V2O5基材料。特別地,我們發現V2O5和MXene之間的異質界面和宿主中潤滑的水分子可以實現提高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。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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