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首页> 外文期刊>Nano Energy >Fast and reversible zinc ion intercalation in Al-ion modified hydrated vanadate
【24h】

Fast and reversible zinc ion intercalation in Al-ion modified hydrated vanadate

机译：Al离子改性水合物钒酸盐中快速和可逆的锌离子嵌入

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Aqueous Zn-ion batteries (ZIBs) are emerging candidates for safe and eco-friendly large-scale energy storage, but the critical challenge is to develop stable and robust cathode materials for reversible and fast Zn2+ intercalation. In the present work, the drawbacks of pure hydrated vanadium oxides (VOH), including low ion mobility and cycling instability, are mitigated by modifying the local atomic environment and increasing the amount of tetravalent vanadium cations. These effects are achieved by introducing trivalent Al-ions during a one-step hydrothermal synthesis. The expanded lattice spacing and improved conductivity of the synthesized Al-VOH enable rapid Zn2+ diffusion and electron transfer, leading to a high capacity of 380 mAh.g(-1) at 50 mA g(-1), as well as the excellent long-term cycling stability (capacity maintained over 3000 cycles). Further investigations of the reaction kinetics and mechanism reveal the effects of introducing Al-ions, and the role of Zn2+ trapped upon initial charging plays in promoting the subsequent electrochemical process and preventing the structural degradation.
机译：Zn离子电池（ZIB）是出现安全和环保大型能量存储的候选人，但临界挑战是开发稳定且坚固的阴极材料，用于可逆和快速Zn2 +嵌入。在本作工作中，通过改变局部原子环境并增加四价钒阳离子的量来减轻纯水合钒氧化物（VOH）的缺点，包括低离子迁移率和循环不稳定性。通过在一步水热合成期间引入三价Al-离子来实现这些效果。扩展的晶格间隔和改进的合成的Al-Voh的导电性使得快速Zn2 +扩散和电子转移，导致50mA G（-1）的高容量为380mAh.g（-1），以及优异的长度 - 循环稳定性（容量超过3000个循环）。进一步研究反应动力学和机制揭示了引入Al-离子的作用，以及在初始充电时捕获的Zn2 +在促进随后的电化学过程中并防止结构降解的作用。

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