DOI:10.1016/j.cej.2020.126536
釩氧化物被認為是用于水性鋅離子電池（AZIBs）的有希望的正極材料。但是，塊狀釩氧化物中的長擴散距離、低擴散系數以及與二價Zn2+的強靜電相互作用限制了它們的實際應用。在這項工作中，通過靜電紡絲法簡便制備了具有物理和化學缺陷的氧化釩納米纖維，以用于AZIBs。在鋅離子的嵌入/提取過程中，這種分層結構顯示出較好的結構穩定性，并且提取的鋅離子很容易被限制在多孔纖維的空穴中以縮短擴散路徑。此外，通過使用原位拉曼光譜、異位X射線光電子能譜和高分辨透射電鏡驗證了其電化學反應機理，證明了鋅離子和H+的共嵌入機理。陰極顯示出快速的活化過程，在1 A g-1下具有256 mAh g-1的高容量，在5 A g-1下經過1000次循環后，觀察到的容量衰減僅為17％。其出色的電化學性能和高效的Zn2+傳輸可歸因于物理和化學缺陷的協同作用。這種雙重缺陷策略為AZIBs性能的提高提供了新的見解。
圖1.（A）分層多孔VCN纖維的簡便合成過程示意圖，VCN纖維的（B，C，D）SEM圖像，（E1至E4）VCN纖維的釩、氮、氧和碳元素的EDS映射圖像，VCN纖維的（F）TEM和（G）HRTEM圖像。
圖2.（A）VCN纖維和商用V2O5的XRD圖譜和（B）拉曼光譜。
圖3.（A）VCN在空氣中的TGA曲線，（B）VCN的XPS全掃描以及（C）V 2p，（D）O 1s，（E）N 1s和（F）C 1s的高分辨率XPS光譜。
圖4.（A）在1 A g-1的放電電流密度下VCN和商用V2O5的循環性能，（B）在0.4-1.4V（vs Zn/Zn2+）的電壓范圍內VCN的CV曲線，（C）VCN的倍率性能，（D）在100 mA g-1的電流速率下第1至第5個循環的恒電流電壓曲線，（E）在5 A g-1下VCN和商用V2O5的長期循環性能。
圖5.（A）VCN和商用V2O5循環過程的奈奎斯特圖，（B）GITT曲線和計算得出的VCN的擴散系數，（C）在不同掃描速率下VCN的CV曲線，（D）CV曲線中三個氧化還原峰的log（i）-log（v），（E）不同掃描速率下VCN的電容貢獻百分比，（F）1 mV s-1下的電容分離曲線。
圖6.在VCN正極中鋅離子存儲過程的原位拉曼分析。
圖7.（A）在1 A g-1下的第5個循環和第35個循環的Zn 2p、V 2p和O 1s區域的高分辨率XPS光譜。（B）在5 A g-1下的1000次循環后，處于完全放電/充電狀態的VCN的TEM和（C）HRTEM圖像，（D）鋅、釩、碳和氧元素的映射圖像。
