Electrochemically Induced Phase Transition in V3O7 · H2O Nanobelts/Reduced Graphene Oxide Composites for Aqueous Zinc‐Ion Batteries

材料科学 石墨烯 氧化物 水溶液 化学工程 相(物质) 离子 相变 复合材料 纳米技术 冶金 物理化学 化学 凝聚态物理 有机化学 物理 工程类
作者
Huili Cao,Zhiyong Zheng,Poul Norby,Xinxin Xiao,Susanne Mossin
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:17 (24): e2100558-e2100558 被引量:59
标识
DOI:10.1002/smll.202100558
摘要

V3 O7 ·H2 O nanobelts/reduced graphene oxide (rGO) composites (weight ratio: 86%/14%) are synthesized by a microwave approach with a high yield (85%) through controlling pH with acids. The growth mechanisms of the highly crystalline nanobelts (average diameter: 25 nm; length: ≈20 µm; oriented along the [101] direction) have been thoroughly investigated, with the governing role of the acid upon the morphology and oxidation state of vanadium disclosed. When used as the ZIB cathode, the composite can deliver a high specific capacity of 410.7 and 385.7 mAh g-1 at the current density of 0.5 and 4 A g-1 , respectively, with a high retention of the capacity of 93%. The capacity of the composite is greater than those of V3 O7 · H2 O, V2 O5 nanobelts, and V5 O12 · 6H2 O film. Zinc ion storage in V3 O7 ·H2 O/rGO is mainly a pseudocapacitive behavior rather than ion diffusion. The presence of rGO enables outstanding cycling stability of up to 1000 cycles with a capacity retention of 99.6%. Extended cycling shows a gradual phase transition, that is, from the original orthorhombic V3 O7 · H2 O to a stable hexagonal Zn3 (VO4 )2 (H2 O)2.93 phase, which is a new electrochemical route found in V3 O7 materials. This phase transition process provides new insight into the reactions of aqueous ZIBs.
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