文献题目:InSituLatticeTunnelDistortionofVanadiumTrioxideforEnhancingZincIonStorage
DOI：10./aenm.
文献期刊:AdvancedEnergyMaterial
电池类型:锌离子电池
总体研究方案
通过各种原位/非原位结构和电化学分析，获得的产物作为超快锌离子嵌入/脱嵌的正极。原位X射线衍射(XRD)和原位拉曼光谱证实了V2O3在初始充电过程中独特的晶格转换反应。非原位透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)进一步证实V2O3主晶面在初始晶格转换和随后的锌离子嵌入/脱嵌过程中的稳定性。通过原位电化学晶格转换反应揭示隧道型正极材料实现超快锌离子存储的潜力。
分解为个研究目标
1.采用氨还原法制备了具有足够暴露反应位点的V2O3纳米片。
2.使用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析在初始充电过程中原子尺度上区分V2O3的晶格或相转换，分析缺陷位点(包括空位)。
3.进行密度泛函理论(DFT)计算，以评估锌离子在四种模型中的插层能。
4.通过进一步表征获得锌离子在正极中的离子扩散行为。
主要成果
1.在第一次充电过程中，Zn2+/Zn在1.3V左右有一个明显的长准平台，在随后的循环中不再出现准平台。通过HRTEM、XPS、EPR来说明在第一次充电过程中V2O3结构的转变。
图1
2.进一步通过原位XRD来揭示V2O3对锌离子储能的机理。
图2
3.通过GIIT来证实V2O3中锌离子的扩散具有电容吸附和法拉第扩散的共同作用。
图3
结论
原位XRD和原位拉曼分析结果证实了V2O3在初始充电过程中独特的晶格转换反应。TEM和XPS进一步证明了V2O3主晶面在初始晶格转换和随后的锌离子嵌入/脱嵌过程中的稳定性。独特的原位电化学晶格转换反应使得V2O3正极获得了.5mAh·g?1的高容量、显著的倍率性能(51.2a·g?1时为.3mAh·g?1)和高能量和功率密度(46kW·kg?1和Wh·kg?1)，揭示了隧道型正极材料通过原位电化学晶格转换反应实现超快锌离子存储的潜力。这种通过电化学诱导结构转变策略产生的锌离子插层/脱插层行为的快速动力学，将促进超快锌离子存储阴极的繁荣发展。
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