Local Electric Field Accelerates Zn2+ Diffusion Kinetics for Zn‐V Battery

材料科学 动力学 扩散 电场 阴极 密度泛函理论 氧化钒 化学物理 纳米技术 物理化学 热力学 计算化学 冶金 物理 化学 量子力学
作者
Huibin Liu,Xiaohan Hou,Shiyuan Fan,Mingjun Cen,Zhuo Chen,Bin Chen,Yuan Chen,Wenchao Peng,Yang Li,Xiaobin Fan
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (41) 被引量:7
标识
DOI:10.1002/aenm.202402416
摘要

Abstract Vanadium‐based aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs) exhibit significant potential for large‐scale energy storage applications, attributed to their inherent safety characteristics. Addressing the slow transport kinetics of divalent Zn 2+ within the cathode lattice, thereby enhancing the rate capability and stability, is essential for the Zn‐V battery system. In this study, a local electric field (LEF) strategy is introduced to accelerate the Zn 2+ diffusion by creating abundant oxygen vacancies (Ov) in V 2 O 5 . Comprehensive characterization and density functional theory (DFT) calculations reveal the formation of the Ov induced atomic‐level donor‐acceptor couple configuration, verify and visualize the LEF. The fabricated LEF‐enhanced vanadium oxide (LEF‐VO) exhibits exceptional rate capability, achieving 338.3 mA h g −1 at a current density of 10 A g −1 , and maintaining 66.4% of its capacity over a range from 0.2 to 20 A g −1 . Furthermore, the influence of the LEF on expediting Zn 2+ diffusion kinetics is elucidated, correlating to the electrical force. This novel LEF approach offers valuable insights for advancing high‐rate cathode materials.
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