青岛科技大学研究生(青岛科技大学研究生院)

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青岛科技大学研究生，青岛科技大学研究生院

成果简介

可充电水系锌离子电池 (ZIBs) 因其出色的安全性和低成本而成为柔性储能装置的一种有吸引力的替代品。困扰其实际应用的主要挑战之一是阴极的种类有限材料具有快速的反应动力学和良好的机械性能。本文，青岛科技大学Xiaojun Wang、刘治明教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Rose-like VS2 Nanosheets Chemically Anchored on Carbon Nanotubes for Flexible Zinc-Ion Batteries with Enhanced Properties”的论文，研究制备了具有良好比容量、金属导电性和足够开放的通道的玫瑰状VS2纳米片，并将它们进一步整合到单壁碳纳米管 (SWCNT) 网络中。实现了C-V化学键合的独立 VS2@SWCNT (C-VS 2 ) 复合材料。

复合材料中的这种化学键为从一层到另一层的纵向快速电子转移和离子扩散建立了桥梁。因此，核心电池中的可逆 Zn/C-VS 2系统表现出高比容量（在0.1Ag–1时为205.3mA hg –1 ），出色的循环稳定性（在5Ag–1下 1500 次循环后获得115.4 mA hg –1）和卓越的倍率能力（在10Ag–1 下为135.4mA hg –1 ）。此外，独立式C-VS 2具有良好柔韧性和导电性的薄膜可以用作柔性阴极来组装软包装的 ZIB。同时，软封装的ZIB即使在不同的弯曲条件下也具有良好的电化学稳定性（弯曲后放电容量仅下降2.1mA hg-1）。这项工作为整个化学键工程中锌离子主体的合理设计提供了见解。

图文导读

方案1. 制备独立式C-VS 2复合薄膜的流程示意图

图1. (a) C-VS2柔性薄膜的XRD图谱。(b) VS2纳米片的晶体结构。(c) C-VS2纳米复合材料的 SEM 图像和 (d) 横截面 SEM 图像。(e) VS 2纳米片的TEM图像。(f) VS2的TEM元素映射。(g) 柔性 C-VS 2薄膜的光学图像。

图2. (a) C-VS2薄膜的XPS光谱。(b) C-VS2薄膜的C1s、(c) V2p 和 (d) S2p光谱。

图3. (a-b) 放电-充电曲线和C-VS2复合材料在不同电流密度下的倍率性能。(c) C-VS2电极在不同扫描速率下的 CV 曲线和 (d) 每个峰值处对应的 log（峰值电流）与 log（扫描速率）图。(e) 不同扫描速率下的电容贡献。(f) Zn//C-VS 2电池的循环性能。

图4、柔性软封装 Zn//C-VS 2电池电化学性能图示

小结

总之，为ZIB制备了包含并入一维SWCNT网络的2D VS2纳米片的无粘合剂阴极。具有SWCNT的均匀分散的VS2纳米花使其具有分离的网络结构，并且VS2纳米花利用由SWCNT形成的导电网络进行有效容量贡献。此工作不仅提供了一种实用且方便的策略，通过将VS2与导电碳网络复合来获得具有优异性能的ZIB阴极，而且还促进了独立式ZIB阳极在水性柔性电池中的应用。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsami.2c11317

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