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pre-potassiated hydrated vanadium oxide as cathode for quasi-solid-state zinc-ion battery

Chinese Chemical Letters 2022年第5期33卷 2663-2668页

作者： Qifei Li Xiangxiang Ye Hong Yu Chengfeng Du Wenping Sun Weiling Liu Hongge Pan Xianhong Rui School of Materials and Energy Guangdong University of TechnologyGuangzhou 510006China Center of Advanced Lubrication and Seal Materials Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China Institute of Science and Technology for New Energy Xi’an Technological UniversityXi’an 710021China School of Materials Science and Engineering State Key Laboratory of Silicon MaterialsZhejiang UniversityHangzhou 310027China School of Materials Science and Engineering Nanyang Technological UniversitySingapore 639798Singapore

Zinc-ion batteries(ZIBs),in particular quasi-solid-state ZIBs,occupy a crucial position in the field of energy storage devices owing to the superiorities of abundant zinc reserve,low cost,high safety and high theoretical capacity of zinc anode.However,as divalent Zn^(2+)ions experience strong electrostatic interactions when intercalating into the cathode materials,which poses challenges to the structural stability and higher demand in Zn^(2+)ions diffusion kinetics of the cathode materials.Here,a microwave-assisted hydrothermal method is adopted to prepare pre-potassiated hydrated vanadium pentoxide(K_(0.52)V_(2)O_(5)·0.29H_(2)O,abbreviated as KHVO)cathode material,in which the potassium ions preinserted into the interlayers can act as“pillars”to stabilize the lamellar structure,and crystal water can act as“lubricant”to improve the diffusion efficiency of Zn^(2+)ions.Consequently,the KHVO displays high electrochemical properties with high capacity(∼300 mAh/g),superior rate capability(69 mAh/g at 5 A/g)and ultralong cycling performance(>1500 cycles at 2 A/g)in quasi-solid-state ZIBs.These superior Zn storage properties result from the large diffusion coefficient and highly stable and reversible Zn^(2+)(de)intercalation reaction of KHVO.

关键词： Quasi-solid-state Zinc-ion batteries Hydrated vanadium oxide pre-potassiated Electrochemical kinetics

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