解锁多阴离子氧化还原化学不对称异质结实现高能量/功率密度和低温锌离子电池

水系锌离子电池（AZIBs）因其高理论容量（820 mAh g^-1）、安全性高、成本低和环境友好等优势，被视为大规模储能的有力候选者。然而，传统钒基阴极材料的缓慢反应动力学和不足的氧化还原活性严重限制了其实际应用。此外，低温环境下的性能衰减和循环稳定性问题进一步制约了AZIBs的发展。如何通过材料设计突破这些瓶颈，成为当前研究的关键挑战。

近日，来自深圳大学化学与环境工程学院张培新教授团队，在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为“Unlocking Ultrafast-Kinetics Asymmetric Heterojunction with Multi-anionic Redox Chemistry Enables High Energy/Power Density and Low-Temperature Zinc-Ion Batteries”的一项突破性研究。该研究提出了一种热氧化相工程策略，成功构建了由VSSe核与富氧VO2和V2O5界面组成的三相反异质结阴极（VSSe-400）。该材料通过协同多阴离子（S/Se/O）和阳离子（V）氧化还原活性，显著提升了锌离子电池的能量密度和反应动力学。实验表明，VSSe-400在1 A g^-1下实现了432 mAh g^-1的创纪录可逆容量，并在-10℃的低温条件下保持80%的容量（14000次循环）。这一成果为下一代高性能储能系统提供了新的设计思路。

VSSe-400通过热氧化策略精确调控相组成，形成VSSe/VO2/V2O5三相异质结。其高比表面积（277 m2 g^-1）提供了丰富的活性位点，显著提升了电极-电解质的相互作用和赝电容贡献。

异质结界面优化了电子结构和电荷转移路径，同时激活了S/Se/O阴离子和V阳离子的氧化还原活性，突破了单相材料的容量限制。原位XPS和拉曼光谱证实了阴离子可逆氧化反应的贡献。

点分享

点赞支持

点在看