Local pH regulation at zinc vanadate cathode by a hierarchical structure for long-life aqueous zinc batteries

阴极 水溶液 钒酸盐 溶解 电化学 化学工程 纳米棒 材料科学 层状结构 无机化学 化学 电极 纳米技术 冶金 物理化学 工程类
作者
Tianshun He,Ruoyao Wang,Hua‐Yu Shi,Xiaoxia Liu,Xiaoqi Sun
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:489: 151114-151114 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.151114
摘要

Vanadium-based oxides are promising cathode candidates for aqueous zinc batteries, but their cycling stability is unsatisfactory. Herein, a unique hierarchical structured zinc vanadate material, with amorphous nanorod arrays standing on crystalline lamellar plates, is produced by the in-situ electrochemical conditioning from a H0.39V2O5 precursor. The hierarchical cathode achieves a high capacity of 536 mAh/g at 0.1 A/g and 344 mAh/g at 5 A/g. Importantly, a long life of 10,000 cycles with 88% capacity retention is realized at 5 A/g. Finite-element analysis shows that the tip effect of the nanorod arrays accumulates protons near the surface of the hierarchical cathode. The resulting locally low-pH environment prevents vanadium dissolution and formation of inactive Zn3V2O7(OH)2·nH2O during cycling, which ensures the high cycling stability. This work presents insights into local pH regulation to optimize the cycling stability of cathode materials in aqueous zinc batteries.
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