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胡林峰/孫士斌EnSM: 薄至6.7 nm!自編織的(NH4)0.38V2O5納米帶用于無粘結(jié)劑鋅離子電池

在中性或弱酸性電解質(zhì)中的可充電水系鋅離子電池（ZIB）引起了極大的關(guān)注。制造無粘結(jié)劑電極以促進(jìn)Zn²⁺傳輸對(duì)于開發(fā)水性鋅離子電池非常理想，但仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

在此，東南大學(xué)胡林峰教授與上海海事大學(xué)孫士斌副教授等人通過水熱途徑發(fā)現(xiàn)了薄至6.7 nm、柔性 (NH₄)_0.38V₂O₅（NVO）納米帶的自編織行為，導(dǎo)致獨(dú)立的膜粘附在水熱高壓釜壁上。

很容易通過一把鑷子將這種膜從高壓釜壁轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中，成為無粘結(jié)劑的獨(dú)立紙樣品。導(dǎo)電多壁碳納米管 (CNT) 也成功地嵌入到該紙中，以增強(qiáng)電子導(dǎo)電性并在紙內(nèi)產(chǎn)生豐富的網(wǎng)格（孔徑：1-3 μm）。

圖1. NVO和NVO/CNTs復(fù)合材料的表征

利用無粘結(jié)劑設(shè)計(jì)和紙正極的多孔結(jié)構(gòu)，它在100 mA?g^-1時(shí)提供了465 mAh?g^-1的可逆容量。在100 mA?g^-1下循環(huán)500次后，容量保持率超過89.3%。重要的是，所得紙電極的比能量高達(dá)343 Wh?kg^-1，其性能明顯優(yōu)于大多數(shù)粉末狀正極且存在聚合物粘合劑的鋅離子電池。

這項(xiàng)工作揭示了一種新的自生長(zhǎng)策略，用于以超薄、柔性釩酸銨納米結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)Zn²⁺離子的無粘結(jié)劑、獨(dú)立電極，也可能適用于存儲(chǔ)其他金屬/非金屬離子（Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、NH₄⁺等）。

圖2. 柔性準(zhǔn)固態(tài)ZIB的示意圖

Spontaneous knitting behavior of 6.7-nm thin (NH₄)_0.38V₂O₅ nano-ribbons for binder-free zinc-ion batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.04

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