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釩化合物具有高比容量的特點(diǎn)，是很有前途的水系鋅離子電池正極材料。然而，層間距窄、本征電導(dǎo)率低以及釩的溶解等問(wèn)題仍然制約了其進(jìn)一步的應(yīng)用。

武利民/谷曉俊/郭艷/于樂(lè)Angew.：通過(guò)化學(xué)預(yù)嵌入制備氮化碳柱撐釩酸鹽用于高性能水系鋅離子電池

在此，內(nèi)蒙古大學(xué)武利民教授&谷曉俊教授&郭艷副教授&北京化工大學(xué)于樂(lè)教授團(tuán)隊(duì)等人提出了一種簡(jiǎn)單的自參與水熱策略，將一種由碳氮化合物(C₃N₄)支撐的缺氧釩酸鹽作為AZIBs的正極。值得注意的是，C₃N₄納米片既可以作為氮源，也可以作為插層前物質(zhì)，將正交V₂O₅轉(zhuǎn)化為層間間距擴(kuò)大的層狀NH₄V₄O₁₀。由于柱狀結(jié)構(gòu)和豐富的氧空位，促進(jìn)了NH₄V₄O₁₀正極中Zn²⁺離子嵌入(脫出)動(dòng)力學(xué)和離子電導(dǎo)率。

因此，NH₄V₄O₁₀正極提供了卓越的鋅離子存儲(chǔ)能力，在0.5 A g^-1時(shí)具有398.7 mAh g^-1的高比容量，在20 A g^-1時(shí)具有194.7 mAh g^-1的高倍率容量，并且表現(xiàn)出10000次循環(huán)的穩(wěn)定循環(huán)性能。

圖1. NVO的合成及結(jié)構(gòu)表征

總之，該工作設(shè)計(jì)了一種自參與水熱方法來(lái)制造具有擴(kuò)大層間距的缺氧NVO納米帶作為高性能AZIBs的正極。雙功能C₃N₄納米片作為NH⁴⁺的來(lái)源和內(nèi)部支柱，擴(kuò)大了NVO的間距。由于C₃N₄和生成的氧空位的輔助作用，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)加快，NVO的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大提高。

因此，所獲得的NVO正極在20 A g^-1下具有194.7 mAh g^-1的卓越速率能力，并且在10 A g^-1下具有超過(guò)10000次循環(huán)的超長(zhǎng)循環(huán)壽命。這項(xiàng)工作為開(kāi)發(fā)高性能AZIBs鋪平了一條有前途的道路。

圖2. 基于NVO和V₂O₅正極的AZIBs的電化學(xué)性能

Carbon Nitride Pillared Vanadate Via Chemical Pre-Intercalation Towards High-PerformanceAqueous Zinc-Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition??2023 DOI:?10.1002/anie.202303529

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