青岛大学利用单步水热法合成VO2@VS2空心纳米球 用于制备锌离子电池阴极

盖世汽车讯 据外媒报道，青岛大学的研究人员利用单步水热法合成VO2@VS2空心纳米球，以创建可用于锌离子电池的有效阴极材料。这种强大的异质结构明显提升了电池性能，可以提供468 mAh g−1的可逆容量，并在1000次循环后仍可实现85%的容量保持率。

（图片来源：青岛大学）

这种纳米材料的独特架构有助于加快锌离子传输，提高电化学稳定性，并延长循环寿命，从而为传统锂离子电池提供可持续且经济高效的替代品。这一进展有助于实现更高效、更安全和环保的储能系统，而这对于电动汽车和电网存储十分重要。相关研究发表在期刊《材料展望（Materials Futures）》上。

锌离子电池（ZIB）具有安全性、成本效益和环保性，由此在先进储能系统中成为富有前景的锂离子电池替代品。对于电动汽车和电网存储等大规模储能应用来说，锌的储量丰富、无毒，并且可以在水系电解液中运行。但阴极材料极大地影响了锌离子电池的容量、倍率性能和循环寿命。

二氧化钒（VO2）具有较高的理论容量和锌离子嵌入/脱嵌能力，是一种受欢迎的ZIB阴极材料。然而，VO2的电导率低，性能比率差，使其在高性能电池中的实际应用受到限制。因此，研究人员将VO2与高导电性材料结合起来，如二硫化钒（VS2），以解决这一问题。

VS2具有诸多优势，如具有宽层间距的层状结构，可以促进锌离子快速扩散，以及卓越的电导率。VO2与VS2相结合不仅可以提高电导率和锌离子嵌入/脱嵌能力，而且可以在长期循环过程中提高结构稳定性。这种异质VO2/VS2界面可以提供充足的活性位点，并调整电子结构，从而实现由赝电容行为主导的高锌离子存储容量。

理论分析进一步强调了VO2@VS2的锌离子反应动力学前景，将其定位为高容量锌离子电池的强有力选项，且有望应用于实际储能系统。

研究人员表示，VO2@VS2空心纳米球具有良好的电化学性能，但仍需对其进行进一步改进，以解决潜在挑战。一个方向是优化异质界面结构，以增强锌离子扩散和电荷转移动力学。另一个方向是可以探索掺杂策略来提高材料的结构稳定性和循环耐久性。这些进展将促进VO2@VS2成为更可行的候选材料，以用于高性能水性锌离子电池。

结合单步水热合成和具体的电化学分析，VO2@VS2空心纳米球成为极具前景的锌离子电池阴极材料。这项研究提供了一种多功能界面异质结构策略，可以明显改善电荷转移、锌离子存储和循环稳定性。这项研究总结了VO2@VS2作为下一代储能应用中高性能、环保的锌离子电池阴极的潜力。