Harnessing interlayer-active organic polymer anchoring in ammonium vanadate realize high-capacity and durable zinc-ion storage

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作者
Xin Wang,Libin Zhang,Xiangyu Wang,Qianmeng Wang,Jiajun Li,Jintao Wang,Kun Ding,Haimei Liu,Yonggang Wang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:704 (Pt 2): 139450-139450
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2025.139450
摘要

Ammonium vanadate (NH₄V₄O₁₀, NVO) has attracted attention as a promising AZIB cathode due to its ability to undergo multi-electron redox reactions, enabling large capacity, and its NH₄+-stabilized layered structure, which provides excellent structural stability. However, its application is limited by sluggish Zn2+ kinetics and structural degradation caused by irreversible de-ammoniation. Herein A dual-active-site composite (NVO-PSBQ) was synthesized hydrothermally in a single step, wherein poly(2,3-disulfide-1,4-benzoquinone) (PSBQ) was intercalated in situ into NVO interlayers. PSBQ intercalation expands the interlayer spacing to 10.2 Å, optimizes charge distribution, and reduces Zn2+ diffusion barriers. The reversible C=O/C-O redox transformation in PSBQ enables additional pseudocapacitive Zn2+ storage. Furthermore, strong polar carbonyl groups form electrostatic anchoring interactions with interlayer NH₄+, suppressing de-ammoniation and preserving structural integrity. Benefiting from the cooperative effects between the inorganic host and organic intercalant, the NVO-PSBQ hybrid delivers excellent electrochemical properties, including a reversible capacity of 410 mAh g-1 at 1 A g-1, sustained performance of 250 mAh g-1 even under 5 A g-1, and long-term durability with 82.3 % capacity retention over 1500 cycles. This study highlights inorganic-organic co-intercalation as an effective strategy for next-generation AZIB cathode design.
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