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在水溶液中不可避免的溶解、固有的低导电性和缓慢的反应动力学严重阻碍了氧化钒基正极材料的储锌性能。本文报道了采用一步氮化和原位电化学感应法制备的核壳型掺杂碳包覆非晶氧化钒阵列，作为一种高效稳定的水性锌离子电池(AZIBs)正极材料。在本设计中，无定形氧化钒芯提供了畅通的离子扩散路径和丰富的活性位点，而n掺杂碳壳可以保证高效的电子转移，极大地稳定了氧化钒芯。组装的azib具有显著的放电容量(0.5 mA cm−2下0.92 mAh cm−2)，优越的倍率容量(20 mA cm−2下0.51 mAh cm−2)和超长的循环稳定性(0.5 mA cm−2下500次循环后容量保持率≈100%，20 mA cm−2下10000次循环后容量保持率为97%)。通过原位x射线衍射结合非原位试验进一步验证了其工作机理。此外，制备的阴极具有很高的柔性，组装的准固态azib在大变形下具有稳定的电化学性能。这项工作为azib高性能非晶氧化钒基阴极的开发提供了见解。
图文简介
NCAVA电极的制备与表征。a) NCAVA电极制造工艺示意图。CC上b) NCVNA和e) NCAVA阵列的扫描电镜(SEM)图像。c) NCVNA和f) NCAVA的透射电镜(TEM)图像。d) NCVNA和g) NCAVA的高分辨率TEM (HRTEM)图像和选定区域电子衍射(SAED)图。h) NCAVA高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HADDF-STEM)图像和相应的能量色散x射线光谱仪(EDX)元素图。i)不同电压激活电极的XRD谱图，j)拉曼光谱，k) v2p XPS光谱。
NCAVA阴极的电化学性能。a)基于ncaa的AZIB的工作机制示意图。b)扫描速率为0.5 mV s−1时NCAVA和CVA的CV曲线。c) 0.5 mA cm−2电流密度下NCAVA和CVA的GCD曲线。d) NCAVA和CVA在0.5 mA cm−2电流密度下的循环性能。e)不同电流密度下NCAVA在0.5 ~ 20 mA cm−2范围内的充放电曲线。f) NCAVA和CVA的速率性能。g) NCAVA和CVA在不同电流密度下的容量保持率。h) NCAVA与先前报道的钒基材料比容量的比较。
a) NCAVA的长期循环稳定性。b) NCAVA与先前报道的钒基阴极的循环性能比较。c) NCAVA电极结构示意图。d) NCAVA和CVA AZIB电池不同浸泡时间后的ZnSO4电解液照片，e)电解液中相应的钒浓度。
NCAVA电化学反应动力学分析。a)对数(i)和对数(v)图，b)显示0.5 mV s−1时电容贡献的CV曲线，以及c)不同扫描速率下NCAVA的电容和扩散贡献。d)出院时NCAVA和CVA的d值。e)离子在NCAVA和CVA阴极不同活性物质中的扩散示意图。f) NCAVA和CVA阴极低频区Z′-ω−1/2曲线的关系。g) NCAVA和CVA阴极的水接触角。
a)自支撑Zn-NS阳极的SEM图像。准固态Zn-NS//NCAVA电池的电化学性能及实际应用。b)组装后的准固态电池结构示意图，c)电池开路电压数字图像，d) CV曲线，e)不同弯曲状态下的GCD曲线，f)准固态电池的倍率性能，g)准固态电池在不同弯曲状态下的循环性能和GCD曲线(插图)。h)照片显示由三块准固态电池供电的LED灯泡。
论文信息
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202215170
通讯作者：福州大学詹红兵，都柏林圣三一学院化学学院Ji Liu，
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