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Amorphous Structure Benefits in MgV2O4/V2O3 Composites for Zinc-Ion Storage: An Integration of Computational and Experimental Studies
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-09-11 , DOI: 10.1002/smll.202406651 Yu Zhang 1 , Zhiwen Wang 1 , Hang Ye 1 , Mengdong Wei 1 , Yaoyu Gu 1 , Shaojie Qu 1 , Yang Wang 1 , Kuan Hu 1 , Junqi Zhao 1 , Chunsheng Liu 2 , Dianzeng Jia 1 , He Lin 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-09-11 , DOI: 10.1002/smll.202406651 Yu Zhang 1 , Zhiwen Wang 1 , Hang Ye 1 , Mengdong Wei 1 , Yaoyu Gu 1 , Shaojie Qu 1 , Yang Wang 1 , Kuan Hu 1 , Junqi Zhao 1 , Chunsheng Liu 2 , Dianzeng Jia 1 , He Lin 1
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This study investigates the electrochemical properties of MgV2O4/V2O3 composites for Aqueous Zinc-Ion Batteries (AZIBs) using both Density Functional Theory (DFT) calculations and experimental validation. DFT analysis reveals significant electron mobility and reactivity at the MgV2O4/V2O3 interface, enhancing Zn2+ storage capabilities. This theoretical prediction is confirmed experimentally by synthesizing a novel MgV2O4/V2O3 composite that demonstrates superior electrochemical performance compared to pristine phases. Notably, the transition of the MgV2O4/V2O3 composite into an amorphous structure during electrochemical cycling is pivotal, providing enhanced diffusion pathways and increased conductivity. The composite delivers a consistent specific capacity of 330.2 mAh g−1 over 50 cycles at 0.1 A g−1 and maintains 152.7 mAh g−1 at an elevated current density of 20 A g−1 after 2000 cycles, validating the synergy between DFT insights and experimental outcomes, and underscoring the potential of amorphous structures in enhancing battery performance.
中文翻译：
非晶结构在 MgV2O4/V2O3 复合材料中用于锌离子存储的优势：计算和实验研究的整合
本研究使用密度泛函理论 （DFT） 计算和实验验证研究了用于水性锌离子电池 （AZIB） 的 MgV2O4/V2O3 复合材料的电化学性能。DFT 分析揭示了 MgV2O4/V2O3 界面处显着的电子迁移率和反应性，增强了 Zn2+ 存储能力。通过合成一种新型 MgV2O4/V2O3 复合材料，该复合材料表现出与原始相相比更优越的电化学性能，从而通过实验证实了这一理论预测。值得注意的是，在电化学循环过程中，MgV2O4/V2O3 复合材料向无定形结构的转变至关重要，可提供增强的扩散途径和更高的电导率。该复合材料在 0.1 A g-1 的 50 次循环中提供 330.2 mAh g-1 的一致比容量，并在 2000 次循环后在 20 A g-1 的高电流密度下保持 152.7 mAh g-1，验证了 DFT 见解与实验结果之间的协同作用，并强调了非晶结构在提高电池性能方面的潜力。
更新日期：2024-09-11
中文翻译：
非晶结构在 MgV2O4/V2O3 复合材料中用于锌离子存储的优势：计算和实验研究的整合
本研究使用密度泛函理论 （DFT） 计算和实验验证研究了用于水性锌离子电池 （AZIB） 的 MgV2O4/V2O3 复合材料的电化学性能。DFT 分析揭示了 MgV2O4/V2O3 界面处显着的电子迁移率和反应性，增强了 Zn2+ 存储能力。通过合成一种新型 MgV2O4/V2O3 复合材料，该复合材料表现出与原始相相比更优越的电化学性能，从而通过实验证实了这一理论预测。值得注意的是，在电化学循环过程中，MgV2O4/V2O3 复合材料向无定形结构的转变至关重要，可提供增强的扩散途径和更高的电导率。该复合材料在 0.1 A g-1 的 50 次循环中提供 330.2 mAh g-1 的一致比容量，并在 2000 次循环后在 20 A g-1 的高电流密度下保持 152.7 mAh g-1，验证了 DFT 见解与实验结果之间的协同作用，并强调了非晶结构在提高电池性能方面的潜力。
京公网安备 11010802027423号