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成果简介
基于近中性电解质的水系锌离子电池（ZIBs）代表了一种有前途的大规模储能解决方案，可以更深入、更广泛地渗透清洁可再生能源。电极浆料的制备对于ZIBs的正常性能和稳定性至关重要。本文，华中科技大学黄亮教授团队在《Adv.Mater.Interfaces》期刊发表名为“Additive-FreeUltrastableHydratedVanadiumOxideSol/CarbonNanotubeInkforDurableandHigh-PowerAqueousZinc-IonBattery”的论文，研究报告了一种无添加剂的V2O5·1.6H2O(h-V2O5)/碳纳米管(CNT)混合油墨，用于制备大规模的独立式h-V2O5/CNT用于高速率和耐用ZIB的薄膜。所制备的h-V2O5/CNT薄膜当用作ZIBs的阴极时，在0.2Ag-1下表现出.4mAhg-1的高比容量（体积容量为.2mAhcm-3）。即使在分别为20和50Ag-1的高电流密度下，也保持了.3和.0mAhg-1的相当大的容量，表现出超高倍率能力。且在10Ag-1下循环次后，组装的电池也显示出出色的长期循环稳定性，具有.7mAhg-1的显著容量。更重要的是，这个h-V2O5溶胶可以作为一种通用的“表面活性剂”将多种纳米材料分散在水中。这项工作提出了一种简便的策略来制备用于导电电极的无添加剂浆料，这在广泛的应用中具有巨大的潜力。图文导读
图1、a)碳纳米管在h-V2O5溶胶中的分散机理示意图。b)h-V2O5sol和h-V2O5/CNT油墨的光学图像。c)不同碳纳米管含量的h-V2O5/CNT墨水的Zeta电位。d)h-2O5/CNT墨水的上清液浓度随沉降时间的变化。图2、h-V2O5/CNT墨水的连续状态转变随着浓度的增加，a)稀释分散，b)糊，和c)凝胶。油墨的物理性能随浓度的增加而变化：d）导电性和e）粘度。图3、a)通过刮涂制备h-V2O5/CNT自支撑薄膜的示意图。b)大面积h-V2O5/CNT薄膜的光学图像。c)自立式柔性h-V2O5/CNT薄膜的光学图像和相应的横截面SEM图像。d)h-V2O5/CNT薄膜和h-V2O5干凝胶的XRD图谱。e)h-V2O5的TEM图像/CNT薄膜。f)h-V2O5/CNT薄膜的元素映射图像。图4、锌离子电池在0.2-1.6V电位范围内的电化学性能图5、a)h-V2O5/CNT阴极在多个扫描速率下的CV曲线。b)CV曲线中四个氧化还原峰的Log(i)与log(v)图。c)多个扫描速率下的容量贡献率。d)异位XRD图案和e)在0.2Ag-1下相应的恒电流充电/放电曲线。f)阴极在初始、完全放电和完全充电状态下的高分辨率XPSV2p光谱。图6、a)准固态ZIBs的制造过程示意图。b)在电流密度为1Ag-1的不同弯曲状态下的充电/放电曲线。c）准固态ZIBs在2Ag-1的恒定电流密度下的弯曲循环稳定性。d)由准固态ZIB(1×2cm2)供电的电子温度计的数码照片。小结
总之，h-V2O5溶胶首次被报道是一种有效的“表面活性剂”，用于在水中分散碳纳米管。所制备的h-V2O5/CNT油墨在高浓度下具有非凡的稳定性。基于碳纳米管在h-V2O5溶胶中的优异分散性，提高油墨浓度可以实现油墨从稀分散到糊状和凝胶的连续转变。重要的是，所有这些状态都是高度可处理的，并且可以应用于广泛的技术，因此，通过刮涂和干燥工艺制备了大型的独立式h-V2O5/CNT薄膜，可直接用作水系ZIBs的阴极。这种分散策略具有普遍性且易于扩大规模，具有为其他可再生能源技术制备高性能电极的巨大潜力。文献：
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