成果简介
三氧化二钒（V2O3）被广泛认为是制备水性锌离子电池（AZIB）的一种有前途的候选阴极。然而，由于其体积变化大、结构退化、重复循环过程中电荷输运动力学缓慢等缺点，阻碍了其在高性能叠氮硅材料中的广泛应用。本文，北京科技大学Woon-Ming Lau、周丹等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Electrospun V2O3@Carbon Nanofibers as a Flexible and Binder-Free Cathode for Highly Stable Aqueous Zn-Ion Full Batteries”的论文，研究报道了一种V2O3/碳复合材料，其中V2O3纳米粒子 (NPs) 嵌入碳纳米纤维中（表示为V2O3@CNF），作为AZIBs的柔性和无粘合剂正极材料。、
通过静电纺丝法制备V2O3@CNFs，然后进行稳定化和碳化处理，这为高效储存锌提供了丰富的结构缺陷和改善的导电性。结果，V2O3@CNF用作灵活且无粘合剂的正极，能够提供高初始容量、出色的循环稳定性和增强的倍率性能。此外，基于第一性原理的理论模拟揭示了Zn2+离子在电极材料中的扩散和储存机制。具体来说，还通过匹配柔性阳极组装了一个完整的电池，以研究实际应用潜力。
图文导读


图1. V2O3@C NFs的制备示意图。


图2. (a) V2O3@C NFs和V2O3的XRD图谱。(b)V2O3@C NFs中V2O3的晶体结构图。(c) V2O3@C NFs和V2O3的拉曼光谱。(d)V2O3@C NFs 的TG曲线。


图3. 电化学特性


图4. (a) Zn 2+离子在V2O3晶体结构中的模拟迁移路径示意图。(b) Zn离子在V2O3中的迁移能垒。(c)V2O3的计算DOS曲线。


图5. (a) V2O3@C NFs// Zn@CC完整电池的示意图。(b) 组装电池点亮LED灯。(c) V2O3@C NFs// Zn@CC全电池的循环稳定性。(d) V2O3@C NFs// Zn@CC全电池的倍率性能。
小结
总之，为AZIBs设计了一种柔性且无粘合剂的V2O3@CNFs正极材料，其中V2O3 NPs嵌入碳NFs中。从理论上模拟了Zn 2+离子在电极材料中的扩散和储存机理，并组装了一个完整的电池，展示了实际应用潜力。在这项工作中讨论的 V2O3@CNFs 令人愉快的设计和性能能够进一步促进用于AZIB 的柔性和无粘合剂钒基正极材料的探索和应用。
文献：
https://doi.org/10.1021/acsaem.1c04068
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