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?三單位AFM：鎂離子摻雜和微結(jié)構(gòu)工程助力釩酸銨正極5000次循環(huán)！

層狀釩酸銨材料由于分子量小、離子半徑大，因此具有顯著的重量比容量和離子傳輸速率。然而，Zn²⁺和V-O鍵的強(qiáng)靜電相互作用以及N-H…O鍵的脆弱離子鍵阻礙了它們的發(fā)展。

圖1 材料制備及表征

廣東工業(yè)大學(xué)李成超、山東高等技術(shù)研究院郭瑞強(qiáng)、江蘇大學(xué)劉云建等報(bào)告了摻入Mg²⁺的NH₄V₄O₁₀材料，其伴有花狀形貌，可降低遷移能壘并抑制胺的溶解。研究顯示，由于三維花狀形貌以及Mg²⁺和結(jié)構(gòu)水的共同作用，Zn²⁺…V-O的結(jié)合顯著增強(qiáng)，并構(gòu)建了額外的離子通道。

此外，預(yù)鈍化的Mg²⁺增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的完整性，防止了不可逆脫氨，從而獲得了極佳的循環(huán)穩(wěn)定性。密度泛函理論（DFT）計(jì)算證實(shí)，MNVO提供了更平滑的Zn²⁺擴(kuò)散路徑，遷移障礙更低。

圖2 電化學(xué)性能研究

得益于這些優(yōu)勢(shì)，MNVO正極在0.1 A g^-1條件下顯示出410 mAh g^-1的高比容量、令人滿意的循環(huán)穩(wěn)定性（在10 A g^-1條件下經(jīng)過(guò)5000次循環(huán)后，容量保持率為 90.2%）以及0.4-1.5 V內(nèi)的倍率能力（25 A g^-1條件下為118 mAh g^-1）。此外，作者還通過(guò)多重分析研究了MNVO正極的鋅離子存儲(chǔ)機(jī)制。

總體而言，這項(xiàng)工作為獲得水系可充鋅離子電池和其他金屬離子電池的高性能正極提供了一個(gè)很有前景的方向。

圖3 動(dòng)力學(xué)研究

Magnesium Ion Doping and Micro-Structural Engineering Assist NH4V4O10 as a High-Performance Aqueous Zinc Ion Battery Cathode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202306205

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