Constructing stable V2O5/V6O13 heterostructure interface with fast Zn2+ diffusion kinetics for ultralong lifespan zinc‐ion batteries

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作者
Jin Cao,Tianzhuo Ou,Sining Geng,Xueqing Zhang,Dongdong Zhang,Lulu Zhang,Ding Luo,Xinyu Zhang,Jiaqian Qin,Xuelin Yang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:656: 495-503 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.11.127
摘要

Given their plentiful reserves, impressive safety features, and economical pricing, aqueous zinc − ion batteries (ZIBs) have positioned themselves as strong competitors to lithium − ion batteries. Yet, the scarcity of available cathode materials poses a challenge to their continued development. In this study, a V2O5/V6O13 heterostructure has been synthesized using a one − pot hydrothermal approach and employed as the cathode material for ZIBs. As evidenced by both experimental and theoretical findings, V2O5/V6O13 heterostructure delivers a rapid electrons and ions diffusion kinetics promoted by the stable interface and strong electronic coupling with significant charge transfer between V2O5 and V6O13, as well as a stable interface achieved by adjusting V − O bond length. Consequently, the optimized V2O5/V6O13 heterostructure cathode of ZIBs demonstrates exceptional capacity (338 mAh g−1 at 0.1 A g−1), remarkable cycling stability (92.96 % retained after 1400 cycles at 1 A g−1). Through comprehensive theoretical calculations and ex situ characterization, the kinetic analysis and storage mechanism of Zn2+ are thoroughly investigated, providing a solid theoretical foundation for the advancement of novel V − based cathode materials aimed at enhancing the performance of ZIBs.
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