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Monoclinic VO2(D) hollow nanospheres with super-long cycle life for aqueous zinc ion batteries†
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2019-06-20 00:00:00 , DOI: 10.1039/c9nr03129d Linlin Chen 1, 2, 3, 4, 5 , Zhanhong Yang 1, 2, 3, 4, 5 , Yaoguo Huang 5, 6, 7, 8
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2019-06-20 00:00:00 , DOI: 10.1039/c9nr03129d Linlin Chen 1, 2, 3, 4, 5 , Zhanhong Yang 1, 2, 3, 4, 5 , Yaoguo Huang 5, 6, 7, 8
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Vanadium dioxide (VO2) is a very promising cathode material for aqueous zinc ion batteries (AZIBs) because of its high reversible specific capacity, excellent rate performance and fast diffusion kinetics. However, its long-term cycle stability and compatibility with electrolytes have not met expectations. In this study, another metastable phase of vanadium dioxide—monoclinic VO2(D)—is demonstrated to be a better choice as a cathode for AZIBs. Electrochemical results revealed that the as-prepared VO2(D) hollow nanospheres delivered high reversible discharge capacity (up to 408 mA h g−1 at 0.1 A g−1), exceptional rate performance (200 mA h g−1 at 20 A g−1), and long cyclic endurance stability (cycling for 30 000 cycles with a low capacity fading rate of 0.0023% per cycle) in inexpensive 3 M ZnSO4 electrolyte. Furthermore, the electrochemical reaction mechanism was corroborated using ex situ XRD, HRTEM and XPS, showing that an interesting electrochemically induced phase transition from VO2(D) to V2O5·xH2O occured with the insertion/extraction of zinc ions. Finally, the prototype batteries assembled with our as-prepared VO2(D) hollow nanospheres and the impressive performance of this electrode under high active material mass loading further reveal its high potential in practical applications.
中文翻译：
水性锌离子电池具有超长循环寿命的 单斜晶VO 2（D）空心纳米球†
二氧化钒（VO 2）由于其高可逆比容量，出色的倍率性能和快速扩散动力学，是用于水性锌离子电池（AZIBs）的非常有前景的正极材料。但是，其长期循环稳定性和与电解质的相容性未达到预期。在这项研究中，二氧化钒的另一亚稳相单斜晶VO 2（D）被证明是AZIBs阴极的更好选择。电化学结果表明所制备的VO 2（d）空心纳米球递送高的可逆放电容量（高达408毫安汞柱-1 0.1 A G -1），优异的倍率性能（200毫安汞柱-1在20 A G - 1个），以及在廉价的3 M ZnSO 4电解液中的长循环稳定性（循环3万次循环，每循环0.0023％的低容量衰减率）。此外，使用异位XRD，HRTEM和XPS证实了电化学反应机理，表明随着锌离子的插入/萃取，发生了有趣的电化学诱导的从VO 2（D）到V 2 O 5 · x H 2 O的相变。。最后，将原型电池与我们准备的VO 2组装在一起（D）中空纳米球以及该电极在高活性材料质量负载下的令人印象深刻的性能进一步揭示了其在实际应用中的巨大潜力。
更新日期：2019-06-20
中文翻译：
水性锌离子电池具有超长循环寿命的 单斜晶VO 2（D）空心纳米球†
二氧化钒（VO 2）由于其高可逆比容量，出色的倍率性能和快速扩散动力学，是用于水性锌离子电池（AZIBs）的非常有前景的正极材料。但是，其长期循环稳定性和与电解质的相容性未达到预期。在这项研究中，二氧化钒的另一亚稳相单斜晶VO 2（D）被证明是AZIBs阴极的更好选择。电化学结果表明所制备的VO 2（d）空心纳米球递送高的可逆放电容量（高达408毫安汞柱-1 0.1 A G -1），优异的倍率性能（200毫安汞柱-1在20 A G - 1个），以及在廉价的3 M ZnSO 4电解液中的长循环稳定性（循环3万次循环，每循环0.0023％的低容量衰减率）。此外，使用异位XRD，HRTEM和XPS证实了电化学反应机理，表明随着锌离子的插入/萃取，发生了有趣的电化学诱导的从VO 2（D）到V 2 O 5 · x H 2 O的相变。。最后，将原型电池与我们准备的VO 2组装在一起（D）中空纳米球以及该电极在高活性材料质量负载下的令人印象深刻的性能进一步揭示了其在实际应用中的巨大潜力。
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