Rationally Designed Vanadium Pentoxide as High Capacity Insertion Material for Mg‐Ion

五氧化二铁 材料科学 电解质 无水的 钒 电化学 插层(化学) 阴极 化学工程 离子 无机化学 物理化学 化学 电极 有机化学 冶金 工程类
作者
Ayan Mukherjee,Sarah Taragin,Hagit Aviv,Ilana Perelshtein,Malachi Noked
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:30 (38) 被引量:38
标识
DOI:10.1002/adfm.202003518
摘要

Abstract Owing to high energy density and economic viability, rechargeable Mg batteries are considered alternatives to lithium ion batteries. However besides the chevrel phase, none of the conventional inorganic cathode materials demonstrate reversible intercalation/deintercalation of Mg +2 ions in an anhydrous electrolyte system. The lack of high voltage and high capacity cathode frustrates the realization of Mg batteries. Previous studies indicate that vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) has the potential to reversibly insert/extract Mg ions. However, many attempts to utilize V 2 O 5 demonstrate limited electrochemical response, due to hindered Mg ion mobility in solid. Here, monodispersed spherical V 2 O 5 with a hierarchical architecture is rationally designed, through a facile and scalable approach. The V 2 O 5 spheres exhibit initial discharge capacity of 225 mA h g −1 which stabilizes at ≈190 mA h g −1 at 10 mA g −1 , much higher than previous reports. The V 2 O 5 spheres exhibit specific discharge capacity of 55 mA h g −1 at moderate current rate (50 mA g −1 ) with negligible fading after 50 cycles (≈5%) and 100 cycle (≈13%), while it retains ≈95% columbic efficiency after 100 cycles demonstrating excellent stability during Mg +2 ion intercalation/deintercalation. Most interestingly, exact phase and morphology are completely retained even after repeated Mg +2 ion intercalation/deintercalation at different current rates, demonstrating pronounced electrochemical activity in an anhydrous magnesium electrolyte.

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