鋅離子電池（ZIBs）由于其低成本、高安全性和環境友好性而受到越來越多的關注。然而，同時實現ZIBs的長循環壽命和高能量密度仍然是一個挑戰。在這項工作中，具有垂直取向的石墨烯（VG）納米片上生長的V
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5納米片具有豐富的邊緣，將其作為高性能ZIBs的正極。在這種混合結構中，碳布（CC）上的獨立式VG具有非聚集特征、開放的網絡和鋒利的邊緣（作為納米模板），為電解質提供了快速的電子傳輸通道和較大的可及表面積。此外，富邊緣的Zn納米片作為負極沉積在CC上，與富邊緣的V2O5/VG/CC正極匹配。結果，組裝后的水性ZIB表現出370 mAh g
-1的高容量（在0.2 A g
-1的電流密度下）、高倍率容量（在電流密度高達50 A g
-1的情況下，容量保持率超過50％）和出色的循環壽命（在5000次循環后，顯示出85％的高容量保持率）。
Figure 1. （a）邊緣豐富的V
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5/VG/CC混合結構用于ZIB正極的形成方案。（b）在CC上生長的VGs（插圖：VGs的邊緣）。（c）在低倍率下，VG/CC上V
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5納米片的均勻覆蓋。（d）高放大倍率下，邊緣豐富的V
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5納米片。（e）電沉積過程的示意圖。（f）在碳纖維表面上均勻沉積Zn納米片。（g）具有許多邊緣的Zn納米片。
Figure 2. （a）VG上V
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5納米片的TEM圖像。（b）V
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5在VG上的EDX映射。（c）V
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5/VG/CC和V
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5/ CC的N
2吸附-解吸等溫線。（d）V
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5/VG/CC的XRD。（e）寬掃描V
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5/VG/CC和V
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5/ CC的XPS光譜。（f）V
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5/VG/CC的V 2p光譜。
Figure 3. （a）前三個周期中V
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5/VG/CC的CV曲線。（b）在不同的循環中，V
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5/VG/CC的充電/放電曲線。（c）在各種電流密度下，V
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5/VG/CC和V
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5/ CC的倍率性能。（d）V
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5/VG/CC和V
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5/ CC電極在5000次循環中的循環穩定性。（e）在循環過程中V
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5/VG/CC和V
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5/ CC電極的庫侖效率比較。
Figure 4. （a）不同掃描速率下V
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5/VG/CC的CV曲線。（b）計算出的V
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5/VG/CC儲能中的電容貢獻。（c）在不同的充電/放電狀態下V
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5/VG/CC正極的Zn 2p光譜。V
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5/VG/CC正極的V 2p光譜：（d）初始狀態；（e）放電至0.2 V；（f）充電至1.6V。
相關研究成果于2021年由加州大學Pingge He課題組，發表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.034）上。原文：Edge-rich vertical graphene nanosheets templating V
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5 for highly durable zinc ion battery。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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