Synergetic Effect of Mo‐Doped and Oxygen Vacancies Endows Vanadium Oxide with High‐Rate and Long‐Life for Aqueous Zinc Ion Battery

材料科学 阴极 电化学 氧化钒 水溶液 化学工程 兴奋剂 电化学动力学 动力学 电池(电) 无机化学 电极 化学 冶金 物理化学 物理 工程类 功率(物理) 量子力学 光电子学
作者
Daming Chen,Ming Yang,Yang Ming,Wei Cai,Shuo Shi,Yicai Pan,Xin Hu,Rujun Yu,Ziqi Wang,Bin Fei
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (48): e2405168-e2405168 被引量:22
标识
DOI:10.1002/smll.202405168
摘要

Abstract Vanadium (V)‐based oxides have garnered significant attention as cathode materials for aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs) due to their multiple valences and high theoretical capacity. However, their sluggish kinetics and low conductivity remain major obstacles to practical applications. In this study, Mo‐doped V 2 O 3 with oxygen vacancies (OVs, Mo‐V 2 O 3‐x @NC) is prepared from a Mo‐doped V‐metal organic framework. Ex situ characterizations reveal that the cathode undergoes an irreversible phase transformation from Mo‐V 2 O 3‐x to Mo‐V 2 O 5‐x ·nH 2 O and serves as an active material exhibiting excellent Zn 2+ storage in subsequent charge‐discharge cycles. Mo‐doped helps to further improve cycling stability and increases with increasing content. More importantly, the synergistic effect of Mo‐doped and OVs not only effectively reduces the Zn 2+ migration energy barrier, but also enhances reaction kinetics, and electrochemical performance. Consequently, the cathode demonstrates ultrafast electrochemical kinetics, showing a superior rate performance (190.9 mAh g −1 at 20 A g −1 ) and excellent long‐term cycling stability (147.9 mAh g −1 at 20 A g −1 after 10000 cycles). Furthermore, the assembled pouch cell exhibits excellent cycling stability (313.6 mAh g −1 at 1 A g −1 after 1000 cycles), indicating promising application prospects. This work presents an effective strategy for designing and fabricating metal and OVs co‐doped cathodes for high‐performance AZIBs.
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