基于氮化钒相变的电位介导非晶化工程构筑高性能水系锌离子电池正极材料

《Applied Catalysis B-Environment and Energy》：Potential-Mediated Amorphization Engineering of VO x Cathode via Phase Transition of Carbon-Encapsulated Vanadium Nitride Towards Advanced Aqueous Zinc-Ion Batteries

　　本文报道了一种通过碳包覆氮化钒（VN@NC）相变实现电位介导非晶化工程的新策略。研究发现1.9V截止电压可诱导VN完全转化为富含氧空位的非晶VOx相，微分电化学质谱（DEMS）首次捕获到H2/N2协同析出现象，证实了N-V键断裂与水分解释机制。该非晶正极具有447.5 mAh g-1的高容量和5000次循环稳定性，在准固态叉指微电池中展现出良好应用前景。

　　

结果与讨论

VN@NC复合材料通过共沉淀法合成V-PBA前驱体后经热解制备（图1a）。具体而言，含V₂O₅、HCl和甘油的VO²⁺溶液与K₃Fe(CN)₆溶液混合，通过共沉淀反应生成V-PBA前驱体。所得V-PBA呈现不规则颗粒结构，XRD图谱显示在17.4°、24.8°和35.4°处存在明显衍射峰。

结论

总之，本研究通过V-PBA共沉淀及直接热解制备了新型VN@NC复合材料。系统阐明了截止电压对VN@NC结构演变和电化学性能的影响，其中H₂/N₂气体的同步检测揭示了N-V键断裂和水分解过程，从而促进其重构为具有多孔结构和氧空位增多的非晶VO_x相。