隨著社會的發(fā)展，對于儲能設備的關(guān)注逐漸從單純的容量高低轉(zhuǎn)移到可持續(xù)性和環(huán)保性,。水系鋅離子電池因其較高的比容量、良好的安全性,、較低的成本以及綠色無污染等因素被認為是一種理想的儲能技術(shù)。然而傳統(tǒng)釩基,、錳基正極材料由于較低的電子傳導性,，充放電過程中嚴重的體積膨脹以及電極溶解等問題，嚴重限制了鋅離子電池的進一步發(fā)展,。

為了解決以上問題,，齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）材料科學與工程學部先進高分子材料團隊對釩基正極材料的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計，采用靜電紡絲技術(shù)首次合成了一系列V₂O₃納米球（實心,、核殼,、空心）包埋入N摻雜碳納米纖維復合結(jié)構(gòu)。N摻雜碳納米纖維不僅提高了電極的電導率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,，還提供了封裝外層以防止釩氧化物的溶解和顆粒的聚集,。同時，通過電子順磁共振譜等方法證明了該復合電極具有豐富的氧空位,，結(jié)合第一性原理計算結(jié)果,，氧空位能夠有效降低材料的反應勢壘，從而顯著提高了Zn²⁺的反應活性,。此外,，循環(huán)中V₂O₃和Zn_XV₂O₅- nH₂O之間的相變也通過非原位XRD得到了證實。得益于釩氧化物形貌調(diào)控以及豐富氧空位的雙重作用,，所得到的復合材料在紐扣電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的長期循環(huán)穩(wěn)定性和良好的倍率性能,，即使組裝成柔性水系鋅離子電池，復合電極仍然表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能,，這可能為柔性水系鋅離子電池正極材料提供新的設計理念,。

圖1.釩基正極材料的形貌結(jié)構(gòu)測試結(jié)果

圖2.釩基正極材料的電化學性能測試結(jié)果

上述成果以“Vanadium oxide nanospheres encapsulated in N-doped carbon nano?bers with morphology and defect dual-engineering toward advanced aqueous zinc-ion batteries”為題，近期發(fā)表在國際知名期刊《Journal of Energy Chemistry》上,，齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）材料科學與工程學部研究生宋云飛為文章第一作者，井淶滎老師,、李梅教授,、張云強副教授為文章通訊作者,。

以上工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金以及濟南人才發(fā)展專項資金等項目的支持,。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2023.10.013