Unveiling the effect of structural water on Zn-ion storage of polyoxovanadate for high-rate and long-life aqueous zinc ion battery

阴极 电化学 插层(化学) 水溶液 离子 电池(电) 电极 储能 氧化还原 化学 结构稳定性 化学工程 电化学动力学 无机化学 材料科学 冶金 有机化学 结构工程 物理化学 物理 热力学 功率(物理) 工程类
作者
Huan He,Fu-Chun Pan,Xue-Wei Liang,Qiang Hu,Shude Liu,Jisong Hu,Seong Chan Jun,Dunmin Lin,Yusuke Yamauchi,Yu Huo
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:462: 142221-142221 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142221
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) are promising for grid-scale energy storage because of their low cost, high theoretical energy density, and high safety; however, the rational design of advanced cathode materials with stable internal structures and sufficient Zn2+ diffusion channels remains a challenge. To date, most studies have focused on the structural water of electrode materials to improve their electrochemical kinetics without considering its possible negative effects. Herein, we develop the polyoxovanadates of Na6[V10O28]·nH2O with controllable structural water (denoted as NVO-n, n = 18, 2.6 and 0) as cathodes for Zn2+ storage, which provide model objects to study the effects of water molecules on electrochemical properties. Results reveal that an appropriate amount of structural water improves ion transport by shielding the effective charge of Zn2+ ions while reducing the hindrance to the migration of Zn2+ ions, enabling fast Zn2+ storage. Moreover, the NVO-2.6 possesses multi-electron redox ability and high structural stability, which ensures the highly reversible Zn2+ intercalation/de-intercalation at a high working voltage (0.98 V) and small volumetric strain upon cycling. Consequently, the optimized NVO-2.6 delivers a high specific capacity of 228.5 mAh g−1 at 0.1 A g−1 and a long-term cyclability with 89.7% capacity retention after 3000 cycles at 10 A g−1. This study paves a new direction for the design of polyoxovanadate-based cathodes toward high-performance ZIBs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
lucky完成签到,获得积分10
1秒前
666发布了新的文献求助10
1秒前
葛怀锐发布了新的文献求助10
1秒前
清爽老九完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
zhuboujs完成签到,获得积分10
1秒前
Singularity应助默默的巧荷采纳,获得10
1秒前
SC完成签到,获得积分10
1秒前
鲤鱼完成签到,获得积分10
2秒前
西大喜完成签到,获得积分10
2秒前
在水一方应助h8h9采纳,获得10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
李健应助苏满天采纳,获得10
2秒前
求文完成签到,获得积分10
3秒前
一行白鹭上青天完成签到 ,获得积分10
4秒前
巧克力完成签到 ,获得积分10
4秒前
yangke完成签到 ,获得积分10
4秒前
灿烂发布了新的文献求助80
4秒前
易欣乐慰完成签到,获得积分10
4秒前
落寞太阳发布了新的文献求助10
6秒前
guoxuefan完成签到,获得积分10
6秒前
杂菜流完成签到,获得积分10
6秒前
车祥发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
科研通AI5应助anny2022采纳,获得10
7秒前
7秒前
盒子先生完成签到,获得积分10
7秒前
矮小的茹妖完成签到 ,获得积分10
8秒前
exy完成签到,获得积分10
8秒前
logan完成签到,获得积分10
9秒前
隐形元绿完成签到,获得积分10
9秒前
笨笨凡松完成签到 ,获得积分10
10秒前
称心怀蕾完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
不想看文献完成签到,获得积分10
10秒前
怕孤单的安蕾完成签到,获得积分10
10秒前
windsea完成签到,获得积分0
11秒前
PN_Allen完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
郭囯完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
Greene's Protective Groups in Organic Synthesis 2025 600
Statistical Methods for the Social Sciences, Global Edition, 6th edition 600
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
ALUMINUM STANDARDS AND DATA 500
Walter Gilbert: Selected Works 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3666701
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3225657
关于积分的说明 9764320
捐赠科研通 2935460
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1607736
邀请新用户注册赠送积分活动 759338
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 735281