氧缺陷工程向零菌株V2O2.8@多孔网状碳用于超稳定储存
Zhihao Chen1, Zuxi Yu1, Lifeng Wang1
1Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, iChEM (Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials), Department of Materials Science and Engineering, CAS Key Laboratory of Materials for Energy Conversion, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui 230026, China.
ACS nano
|August 17, 2023
概括
开发具有工程氧气空缺的三氧化阳极显著提高离子电池 (KIB) 的性能. 优化的V2O2.8阳极为大规模储能提供了更高的容量和稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 离子电池 (KIB) 由于其高能量密度和低成本,对电网存储具有吸引力.
- 大的K+离子半径导致缓慢的扩散,导致KIB中电极稳定性差.
- 三氧化物 (V2O5) 是一个潜在的KIB阳极材料,但它的性能需要改进.
研究的目的:
- 为了提高KIB的性能,设计具有受控氧空缺的三氧化阳极.
- 研究氧气缺陷对V2O5阳极的结构和电化学性能的影响.
- 使用缺陷工程的三氧化瓦纳阳极开发超稳定的KIB.
主要方法:
- 使用中子衍射合成具有不同氧空位度 (V2O2.9,V2O2.8,V2O2.7) 的三氧化阳极的合成.
- 在KIB中对阳极进行电化学测试,包括容量,循环稳定性和速率性能.
- 在现场进行X射线衍射和密度函数理论 (DFT) 计算,以分析结构变化和离子扩散机制.
主要成果:
- V2O2.8阳极表现出最佳的储存性能,扩大了层间距离和改善了离子/电子传输.
- V2O2.8在循环过程中表现出零应变行为 (0.28%体积应变),防止电极粉碎.
- DFT的计算证实,氧气缺陷减少了带间隙,增强了电子传输,降低了K+扩散障碍.
- 纳米化V2O2.8@PRC电极实现了高可逆容量 (362mAhg-1在0.05Ag-1) 和超长周期稳定性 (98.8%在2Ag-1下3000个周期后保持).
结论:
- 在三氧化瓦纳中氧气缺陷工程是开发高性能KIB阳极的有效策略.
- 优化的V2O2.8阳极为超稳定和高效的离子储能提供了一个有前途的解决方案.
- 这种方法为KIB在大型能源存储系统中的实际应用铺平了道路.
