Synergistic engineering of oxygen-defect and heterojunction boosts Zn2+ (De)intercalation kinetics in vanadium oxide for high-performance zinc-ion batteries

材料科学 化学工程 氧化钒 纳米复合材料 异质结 析氧 表面工程 氧化物 无定形固体 阳极 电化学 纳米技术 电极 化学 冶金 工程类 物理化学 有机化学 光电子学
作者
Yanyan Liu,Yifu Zhang,Hanmei Jiang,Jingjing Sun,Ziyi Feng,Tao Hu,Changgong Meng,Zhenghui Pan
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:435: 134949-134949 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.134949
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) show tremendous potential in practical applications but are impeded by the limited comprehensive performance of cathode materials. Herein, an oxygen-defective vanadium oxide encapsulated by a thin-layer of amorphous carbon (denoted as Od[email protected]) nanocomposite with a pea-like core–shell architecture that integrates oxygen defect engineering and heterojunction engineering has been prepared. For the first time, an electrochemically anodic oxidation method is employed to create oxygen defects for vanadium oxide, which can not only offer additional active sites to Zn2+ storage processes, but also aid in improving electronic conductivity of the host. Simultaneously, coating carbon materials on the surface of vanadium oxide nanoparticles to construct the heterojunction structure powerfully protects them from aggregation and effectively alleviates capacity fading. The elaborately designed porous microstructure endows the material with highly accessible active surface and abundant short migration pathways for reversible Zn2+ storage reactions. Consequently, the Od[email protected] AZIB delivers comprehensive performance including an ultrahigh specific capacity up to ∼ 700 mAh·g−1, impressive rate capability and decent cycling property. Such a reliable strategy that utilizing the synergistic engineering of oxygen-defect and heterojunction via electrochemical induce promotes the booming development of transition-metal oxides for various aqueous metal-ions storage.
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