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Phenolphthalein-Modified Multivalent Vanadium Oxide: Harnessing Oxygen Vacancies and Hydrophobicity for Improved Aqueous Zinc-Ion Battery Performance
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-02-27 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c08380 Menglong Zhu 1, 2 , Imran Ullah 1 , Xiaojie Zhang 1, 2 , Yu Long 2 , Xiaoyan Gao 1 , Zhaoyang Liu 1 , Yong Yang 2, 3 , Gulou Shen 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-02-27 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c08380 Menglong Zhu 1, 2 , Imran Ullah 1 , Xiaojie Zhang 1, 2 , Yu Long 2 , Xiaoyan Gao 1 , Zhaoyang Liu 1 , Yong Yang 2, 3 , Gulou Shen 1
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Vanadium-based compounds are promising candidates as cathode materials for aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) due to their open crystal structure and high theoretical specific capacity. However, their dissolution problems in aqueous electrolytes lead to severe fast capacity decay, hindering the further development of ZIBs. Herein, a multivalent vanadium oxide (VOH@phph) with phenolphthalein coating was synthesized via a facile strategy under room temperature. The natural hydrophobicity of the coated phenolphthalein reduces direct interaction between the material and water molecules, restraining vanadium dissolution and effectively enhancing the cyclic stability of the material. Moreover, the introduction of phenolphthalein results in increased oxygen vacancies, thereby significantly shortening the diffusion path of Zn2+ ions and consequently improving the rate performance of VOH@phph. Notably, at a current density of 2 A g–1, the battery featuring VOH@phph as the cathode demonstrates a specific capacity of 294.37 mAh g–1 and maintains a retention rate of 96.82% after 1000 cycles.
中文翻译：
酚酞改性多价氧化钒：利用氧空位和疏水性提高水系锌离子电池性能
钒基化合物由于其开放的晶体结构和高理论比容量，是水性锌离子电池（ZIB）阴极材料的有前途的候选者。然而，它们在水性电解质中的溶解问题导致严重的快速容量衰减，阻碍了ZIB的进一步发展。在此，通过简单的策略在室温下合成了带有酚酞涂层的多价氧化钒（VOH@phph）。包覆酚酞的天然疏水性减少了材料与水分子之间的直接相互作用，抑制了钒的溶解，有效增强了材料的循环稳定性。此外，酚酞的引入导致氧空位增加，从而显着缩短Zn 2+离子的扩散路径，从而提高VOH@phph的倍率性能。值得注意的是，在2 A g –1的电流密度下，以VOH@phph为正极的电池表现出294.37 mAh g –1的比容量，并且在1000次循环后保持率保持在96.82%。
更新日期：2024-02-27
中文翻译：
酚酞改性多价氧化钒：利用氧空位和疏水性提高水系锌离子电池性能
钒基化合物由于其开放的晶体结构和高理论比容量，是水性锌离子电池（ZIB）阴极材料的有前途的候选者。然而，它们在水性电解质中的溶解问题导致严重的快速容量衰减，阻碍了ZIB的进一步发展。在此，通过简单的策略在室温下合成了带有酚酞涂层的多价氧化钒（VOH@phph）。包覆酚酞的天然疏水性减少了材料与水分子之间的直接相互作用，抑制了钒的溶解，有效增强了材料的循环稳定性。此外，酚酞的引入导致氧空位增加，从而显着缩短Zn 2+离子的扩散路径，从而提高VOH@phph的倍率性能。值得注意的是，在2 A g –1的电流密度下，以VOH@phph为正极的电池表现出294.37 mAh g –1的比容量，并且在1000次循环后保持率保持在96.82%。
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