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釩基插層材料在水系鋅離子電池（ZIBs）中的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。然而，由于強(qiáng)烈的靜電作用，鋅離子層間擴(kuò)散緩慢，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。

圖1. O_v-ZVO的理化和結(jié)構(gòu)表征

臥龍崗大學(xué)竇世學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳立鋒、侯之國(guó)等制備了富氧空位的V₂O₅結(jié)構(gòu)（Zn_0.125V₂O₅·0.95H₂O nanoflowers，O_v-ZVO），其具有擴(kuò)大的層間空間和優(yōu)異的結(jié)構(gòu)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(xiàn)衍射（XRD）表征顯示，由于晶格水部分逸出，在相對(duì)較低的反應(yīng)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(jì)算揭示了氧空位的存在降低了Zn²⁺在O_v-ZVO中的擴(kuò)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(xué)性能。

圖2. O_v-ZVO和ZVO的電化學(xué)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(yàn)證，Zn||O_v-ZVO小軟包電池在0.5 A g^-1時(shí)可達(dá)到350 mAh g^-1的高容量，顯示了其巨大的實(shí)際應(yīng)用潛力。該研究為氧空位納米結(jié)構(gòu)的形成和氧空位改善電化學(xué)性能提供了基本見(jiàn)解，為缺陷功能化先進(jìn)材料的發(fā)展提供了新的途徑。

圖3. O_v-ZVO正極的Zn²⁺存儲(chǔ)機(jī)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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