自支撑二氧化钒/碳布电极的制备及储锌性能研究

Synthesis and Zn Ion Storage Performance of Self-Supporting Vanadium Dioxide/Carbon Cloth Electrodes

蔡婉玥 ¹骆红宇 ¹黄珍 ¹张文卫 ²罗平 ¹董仕节³

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作者信息

1. 湖北工业大学材料与化学工程学院,湖北武汉 430068
2. 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉 430070
3. 湖北工业大学材料与化学工程学院,湖北武汉 430068;武汉轻工大学机械工程学院,湖北武汉 430023
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摘要

通过水热法成功制备具有高质量负载(4～5 mg/cm2)的自支撑VO2/碳布柔性电极(VO2@CC),并将其用作水系锌离子电池正极材料.该材料在0.1 A/g的电流密度下表现出296.1 mAh/g的高比容量,在4 A/g的电流密度下经过800次循环后容量仍达到111 mAh/g,展现出优越的电化学性能.此外,通过电化学阻抗谱(EIS)和恒电流间歇滴定技术(GITT),评价Zn2+嵌入/脱出的传输动力学:Zn//VO2@CC具有较小电荷转移电阻(29.04Ω)以及较大的Zn2+扩散系数(～10-7 cm2/s).本研究工作为水系锌离子电池正极材料的发展提供了一个可供选择的策略.

Abstract

Self-supporting VO 2/carbon cloth flexible electrodes(VO2@CC)with high mass loading(4～5 mg/cm-2)were successfully synthesized by hydrothermal method and subsequently used as the cathode for aqueous zinc ion batteries.The Zn//VO2@CC battery exhibits a high specific capacity of 296.1 mAh/g-1 at 0.1 A/g-1 and retains a specific capacity of 111 mAh/g-1 after 800 cycles at 4 A/g-1,showing a superior electrochemical performance.Additionally,the kinetics of zinc ion insertion/extraction was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy(EIS)and galvanostatic intermittent titration technique(GITT),demonstrating that the Zn//VO2@CC battery has a small charge transfer resistance(29.04 Ω)as well as a fast Zn2+diffusion coefficient(～10-7 cm2 s-1).This work provides an alternative strategy for the devel-opment of cathode materials for aqueous zinc ion battery.

关键词

水系锌离子电池/正极/高负载/二氧化钒/碳布

Key words

aqueous zinc ion battery/cathode/high mass loading/vanadium dioxide/carbon cloth

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基金项目

大学生创新性实验计划项目(S202110500041)

国家自然科学基金(51771071)

出版年

2024

湖北工业大学学报

湖北工业大学

湖北工业大学学报

CHSSCD

影响因子：0.258

ISSN：1003-4684

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