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竇世學/陳立鋒/侯之國AFM：操縱氧空位加速離子動力學，實現(xiàn)優(yōu)異的鋅離子電池！

釩基插層材料在水系鋅離子電池（ZIBs）中的應用引起了廣泛關注。然而，由于強烈的靜電作用，鋅離子層間擴散緩慢，嚴重限制了其實際應用。

圖1 O_v-ZVO的理化和結構表征

臥龍崗大學竇世學、中國科學技術大學陳立鋒、侯之國等制備了富氧空位的V₂O₅結構（Zn_0.125V₂O₅·0.95H₂O nanoflowers，O_v-ZVO），其具有擴大的層間空間和優(yōu)異的結構穩(wěn)定性，可用于制備優(yōu)良的ZIBs。

原位電子順磁共振（EPR）和X射線衍射（XRD）表征顯示，由于晶格水部分逸出，在相對較低的反應溫度下產(chǎn)生了大量的氧空位。原位光譜和密度泛函理論（DFT）計算揭示了氧空位的存在降低了Zn²⁺在O_v-ZVO中的擴散障礙，削弱了Zn和O原子之間的相互作用，從而有助于獲得優(yōu)異的電化學性能。

圖2 O_v-ZVO和ZVO的電化學性能

因此，Zn||Ov-ZVO電池在0.1 A g^-1條件下顯示出402 mAh g^-1的顯著容量，并在2673 W kg^-1條件下表現(xiàn)出193 Wh kg^-1的驚人能量輸出。此外，作為概念驗證，Zn||O_v-ZVO小軟包電池在0.5 A g^-1時可達到350 mAh g^-1的高容量，顯示了其巨大的實際應用潛力。該研究為氧空位納米結構的形成和氧空位改善電化學性能提供了基本見解，為缺陷功能化先進材料的發(fā)展提供了新的途徑。

圖3 O_v-ZVO正極的Zn²⁺存儲機制

Manipulating Oxygen Vacancies to Spur Ion Kinetics in V2O5 Structures for Superior Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305659

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