Electron Delocalization and Dissolution‐Restraint in Vanadium Oxide Superlattices to Boost Electrochemical Performance of Aqueous Zinc‐Ion Batteries

材料科学 电化学 氧化钒 溶解 水溶液 无机化学 阴极 聚苯胺 电解质 氧化物 超晶格 纳米技术 化学工程 冶金 电极 复合材料 光电子学 物理化学 化学 工程类 聚合物 聚合
作者
Weijie Li,Chao Han,Qinfen Gu,Shulei Chou,Jiazhao Wang,Huan Liu,Shi Xue Dou
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:10 (48) 被引量:187
标识
DOI:10.1002/aenm.202001852
摘要

Abstract Aqueous zinc‐ion batteries (ZIBs) have triggered a great deal of scientific research and become a promising alternative for large‐scale energy storage applications, owing to the unique merits of high volumetric energy density, abundance of zinc resources, eco‐friendliness, and safety. The pace of progress of ZIB development, however, is hindered by their poor reversibility and sluggish kinetics, derived from the dissolution of active materials in aqueous electrolytes and the strong electrostatic interactions between Zn 2+ and the cathode lattice. Herein, a vanadium oxide (V 2 O 5‐ x )/polyaniline (PANI‐V) superlattice structure is demonstrated as a model of superlattice structural engineering to overcome these weaknesses. In this superlattice, the PANI layer not only plays the role of a spacer to expand the V 2 O 5‐ x interlayer spacing but also serves as a conductive capacity contributor. Moreover, the PANI layer servers as structural stabilizer to restrain the dissolution of V 2 O 5‐ x active materials in aqueous electrolytes. In addition, it introduces an interface effect to modulate the charge distribution of the V 2 O 5‐ x monolayer, promoting Zn‐ion diffusion into the structure. Correspondingly, weakening the electrostatic interactions and supressing the active materials dissolution synergistically boosts the electrochemical performance for Zn‐ion storage. This work paves the way for the development/improvement of cathodes for aqueous zinc‐ion batteries.
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