成果简介
锌离子电池因低成本、高安全性而成为一种新型的储能装置。在各种正极材料中，钒-氧化合物因其高理论容量和可变的化学价态而脱颖而出。本文，华南师范大学物理与电信工程学院侯贤华教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Oxygen Defect Hydrated Vanadium Dioxide/Graphene as a Superior Cathode for Aqueous Zn Batteries”的论文，研究构建了具有丰富氧空位缺陷和石墨烯修饰的三维海绵状水合二氧化钒复合材料（Od-HVO/rG）。由于稳定的结构和丰富的活性位点，Od-HVO/rG 表现出优异的电化学性能。
在水性电解质中，Od-HVO/rG 正极提供高初始充电容量（0.1A/g时为428.6 mAh/g）、令人印象深刻的倍率性能（即使在20A/g时也为186mAh/g）和循环稳定性，这在10 A/g下循环2000次后仍可保持197.5mAh/g。此外，还实现了 245.3Wh/kg的优异比能量和14142.7W/kg 的比功率。此外，制备了MXene/O d -HVO/rG正极材料和PAM/ZnSO 4水凝胶电解质用于组装柔性软包准固态锌离子电池，该电池还表现出优异的柔韧性和循环稳定性（2000次循环后为206.6 mAh/g）。这项工作为可充电水性锌离子电池的进展奠定了基础，同时揭示了柔性储能设备的实际应用潜力。
图文导读
图1. (a) Od-HVO/rG的水热反应合成过程。(b-d) SEM 图像和 (e) Od-HVO/rG 的元素映射图。(f, g) HVO-rG的TEM 图像；(g) 插图：Od-HVO/rG 中纳米棒Od-HVO 的SAED图案。
图2. (a) 所有样品的XRD谱。(b–d) (c) O1s 和 (d) Od-HVO/rG 和 HVO 的V2p的XPS光谱。(e) TGA 曲线和 (f) 氮吸附-解吸等温线；(f)插图：Od-HVO/rG的孔径分布。
图3. 电化学特性
图4. (a) Od -HVO/rG 阴极在0.1到1.0 mV/s 的不同扫描速率下从0.4到1.4V的CV曲线。(b) 四个电流对电压的对数图(a) 中显示的峰值。拟合线的斜率是b的值。(c) 1.0 mV/s 时的电容贡献（橙色区域）。(d) 电容和扩散控制在每个扫描速度下的贡献。(e) O d -HVO/rG 在 20 mA/g 下的充放电 GITT 曲线。(f) 相应的 Zn 2+扩散系数（D Zn 2+）。
图5. (a) 0.1 A/g下的典型充电/放电曲线、非原位 XRD 图案和选定充电/放电状态下的相应放大图案。(b, c) Zn2+ (脱)嵌机制示意图。
图6. 在柔性软包准固态锌离子电池中的应用
小结
总之，一种具有超高倍率性能的水合二氧化钒正极材料，可用于水性锌离子电池。此外，基于 MXene/Od-HVO/rG 正极和 PAM/ZnSO 4水凝胶电解质的柔性软包准固态电池具有优异的柔韧性和循环稳定性，在各种设备应用中表现良好，显示出其巨大的潜力。在柔性储能设备中的实际应用潜力。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.1c12653
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