功能材料2024,Vol.55Issue(7) :7209-7215,7223.DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2024.07.026

纳米五氧化二钒高效锌离子电池负极材料的制备与性能研究

Preparation and properties performance of nano vanadium pentoxide high efficiency zinc ion battery negative electrode material

张文强 汪徐春 王桂玲 张雪梅 朱协彬 陈俊明 郑胜彪 刘澳坤 卢淑华 梁俊英
功能材料2024,Vol.55Issue(7) :7209-7215,7223.DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2024.07.026

纳米五氧化二钒高效锌离子电池负极材料的制备与性能研究

Preparation and properties performance of nano vanadium pentoxide high efficiency zinc ion battery negative electrode material

张文强 1汪徐春 2王桂玲 3张雪梅 3朱协彬 4陈俊明 3郑胜彪 3刘澳坤 3卢淑华 3梁俊英3
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作者信息

  • 1. 安徽工程大学材料科学与工程学院,安徽芜湖 241000;安徽科技学院化学与材料工程学院,安徽滁州 233000
  • 2. 安徽工程大学材料科学与工程学院,安徽芜湖 241000;安徽科技学院化学与材料工程学院,安徽滁州 233000;安徽省石英砂纯化与光伏玻璃工程研究实验中心,安徽滁州 233000
  • 3. 安徽科技学院化学与材料工程学院,安徽滁州 233000;安徽省石英砂纯化与光伏玻璃工程研究实验中心,安徽滁州 233000
  • 4. 安徽工程大学材料科学与工程学院,安徽芜湖 241000
  • 折叠

摘要

水系锌离子电池因其能量密度较高、成本低廉且环保等优点而备受关注.在目前常用的锌离子电池负极材料中,钒基复合材料由于其多种价态(V5+、V4+、V3+、V2+)和不同的结构特点,在扮演锌离子电池阴极材料时具备较高的比容量,因此具有广阔的研究前景.然而,钒基复合材料由于循环稳定性差和较低的导电率,在锌离子电池的应用中受到限制.为了解决这一问题,研究采用了简单的水热法制备了比商用五氧化二钒(V2O5)具有更大比表面积的纳米片.这种V2O5纳米颗粒作为锌离子电池的阴极材料,在较低电流密度下,其可提供364 mAh g-1的优异比容量,在高电流密度下表现出156 mAh g-1的高可逆比容量.经过200次循环后,其容量仍能保持初始容量的85%,不仅提供了比商用V2O5更好的循环稳定性,还具备较高的比容量.基于其制备方法简单并具有良好的电化学稳定性,该纳米颗粒展示出在锌离子电池负极材料上的应用潜力.

Abstract

Aqueous zinc ion batteries have attracted much attention due to their advantages of higher energy den-sity,low cost and environmental friendliness.Among the commonly used cathode materials for zinc ion batter-ies,vanadium-based composites have a promising research prospect due to their multiple valence states(V5+,V4+,V3+,V2+)and different structural features,which provide high specific capacity when playing the role of cathode materials for zinc ion batteries.However,vanadium-based composites are limited in the application of zinc-ion batteries due to poor cycling stability and low electrical conductivity.To address this issue,nanoparti-cles with a larger specific surface area than commercial vanadium pentoxide(V2O5)were prepared in this study using a simple hydrothermal method.Such V2O5 nanoparticles as cathode materials for zinc ion batteries provide an excellent specific capacity of 364 mAh/g at lower current densities and exhibits a high reversible specific ca-pacity of 156 mAh/g at high current densities.After 200 cycles,its capacity can still maintain 85%of the initial capacity,not only provide better cycling stability than commercial V2O5,but also possess higher specific capac-ity.Based on its simple preparation method and good electrochemical stability,the nanoparticles demonstrate potential applications in negative electrode materials for zinc ion batteries.

关键词

五氧化二钒/纳米片/负极材料/水热法

Key words

vanadium pentoxide/nanosheets/cathode materials/hydrothermal method

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基金项目

安徽省重点研究和开发计划项目(202304a05020085)

国防科技重点实验室基金资助项目(6142005180208)

滁州市科技计划项目(2021GJ002)

滁州市"113"产业创新团队([2021]6)

出版年

2024
功能材料
重庆材料研究院 中国仪器仪表学会仪表材料学会

功能材料

CSTPCD北大核心
影响因子:0.918
ISSN:1001-9731
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