Persistent zinc-ion storage in mass-produced V2O5 architectures

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作者
Dong Chen,Xianhong Rui,Qi Zhang,Hongbo Geng,Li‐Yong Gan,Wei Zhang,Chengchao Li,Shaoming Huang,Yan Yu
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:60: 171-178 被引量:176
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2019.03.034
摘要

Rechargeable zinc-ion batteries (ZIBs) appear to be a promising candidate for large-scale energy storage system because of the abundance and inherent safety of the zinc negative electrode. Despite these benefits, huge polarization caused by the intercalation of multivalent charge carrier Zn2+ into the cathodic hosts remains a long-standing challenge impeding the development of high-performance ZIBs. Herein, we demonstrate the viability of the V2O5 nanorods constructed 3D porous architectures (3D-NRAs-V2O5) as cathode for ZIBs. Notably, the 3D-NRAs-V2O5 can be scaled up to kilo-gram production based on a simple sol-gel reaction followed by an annealing process. The synergic contributions from the 3D porous framework and layered structures of the 3D-NRAs-V2O5 lead a more facile Zn2+ ions (de)intercalation storage process. Consequently, it offers high reversible capacity of 336 mAh g−1 at a high current density of 50 mA g−1 and exhibits excellent long-term cyclic stability with a capacity retention of 85% over 5000 cycles at a high current density of 10 A g−1. Furthermore, the use of various ex-situ characterization techniques and first-principles calculations has successfully unravelled the Zn2+ ions storage mechanism of the 3D-NRAs-V2O5. Besides the excellent electrochemical performance of the 3D-NRAs-V2O5, it can also be easily scaled up based on the simple synthetic protocol, which shows great potential to be practically used for the next-generation large-scale energy storage applications.
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