Boosting Zn2+ Diffusion via Tunnel-Type Hydrogen Vanadium Bronze for High-Performance Zinc Ion Batteries

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作者
Jin Cao,Dongdong Zhang,Yilei Yue,Teerachote Pakornchote,Thiti Bovornratanaraks,Xinyu Zhang,Zhiyuan Zeng,Jiaqian Qin,Yunhui Huang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (6): 7909-7916 被引量:43
标识
DOI:10.1021/acsami.1c21581
摘要

Aqueous zinc ion batteries (ZIBs) are emerging as a promising candidate in the post-lithium ion battery era, while the limited choice of cathode materials plagues their further development, especially the tunnel-type cathode materials with high electrochemical performance. Here, a tunnel-type vanadium-based compound based on hydrogen vanadium bronze (HxV2O5) microspheres has been fabricated and employed as the cathode for fast Zn2+ ions' intercalation/deintercalation, which delivers an excellent capacity (425 mAh g-1 at 0.1 A g-1), a remarkable cyclability (91.3% after 5000 cycles at 20 A g-1), and a sufficient energy density (311.5 Wh kg-1). As revealed by the experimental and theoretical results, such excellent electrochemical performance is confirmed to result from the fast ions/electrons diffusion kinetics promoted by the unique tunnel structure (3.7 × 4.22 Å2, along the c direction), which accomplishes a low Zn2+ ion diffusion barrier and the superior electron-transfer capability of HxV2O5. These results shed light on designing tunnel-type vanadium-based compounds to boost the prosperous development of Zn2+ ion storage cathodes.
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