AEM:VO2(B)表面无定形化助力高性能钾离子电池
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钾离子电池凭借低成本、离子传输迅速、工作电压高等优势而被视为锂离子电池在未来的良好替代性储能设施。然而，开发能够可逆地容纳大半径的钾离子的合适电极材料仍然面临着巨大的挑战。近日，华南理工大学Chenghao Yang以及美国阿贡实验室Jun Lu等发现对VO2(B)材料进行表面无定形化处理能够显著改善其储钾性能。
本文要点
1) 研究人员在密度泛函理论计算的指导下发现利用水热反应以及后续的还原反应可以通过构建晶态核和表面无定形化外壳组成的VO2纳米棒异质结构来改善其储钾性能。在这种具有特殊核壳结构的材料中，晶态核能够与富氧缺陷态外壳产生强相互作用形成异质界面，这种异质界面可以作为内在驱动力促进材料中的电荷转移，因此能够实现快速地离子和电子传输。
2) 异质界面附近还存在着额外的活性位点，DFT计算表明这些活性位点的K+扩散能垒很低而且更易于进行电荷存储。因此该材料能够在钾离子电池实现高容量和优异的倍率性能。
3) 研究人员对VO2(B)纳米异质结构的储钾机制进行了研究，起主导作用的是钾离子的嵌入与脱出行为。原位X射线衍射、非原位XPS以及TEM等技术手段表明优异的电化学循环稳定性来源于可逆的相变行为以及材料本身可靠牢固的机械特征。
Youpeng Li et al, Surface Amorphization of Vanadium Dioxide (B) for K‐Ion Battery, Advanced Energy Materials, 2020
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202000717
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