Synthèse assistée par plasma des métaux alcalins à double phase (Li, Na, K) et de l'oxyde de vanadium V 2 O 5 intercalé dans l'eau en clusters TMO 3D pour des batteries au zinc ion performantes.

Les batteries au zinc-ion aqueux (AZIB) ont suscité un intérêt considérable en tant que système de stockage d'énergie sûr et économique. Les matériaux de cathode, qui sont essentiels pour déterminer la performance globale des AZIB, demeurent un obstacle majeur à leur déploiement. Actuellement, une énergie substantielle est requise pour la synthèse, tandis que des améliorations de la capacité et de la densité énergétique restent nécessaires pour rivaliser avec les batteries lithium-ion existantes. Dans ce contexte, nous rapportons une cathode à base de métaux alcalins (M = K, Na, Li) et intercalée d'eau, l'oxyde de vanadium (M-WiVO), synthétisée via un processus hydrothermal assisté par plasma (PAHT) rapide (70 minutes) et économe en énergie. La structure M-WiVO se compose d'oxyde de vanadium intercalé d'eau (V2O5·nH2O) et de phases monoclinique MxV2O5, qui fournissent des canaux élargis pour un transport rapide des ions Zn2+. Parmi les matériaux M-WiVO, le K-WiVO affiche la capacité la plus élevée de 526,7 mAh g-1 à 0,1 A g-1 (≈90 % de la capacité théorique de V2O5) et conserve 94,5 % de sa capacité initiale après 4000 cycles à 10 A g-1. Les calculs de théorie des fonctions de densité (DFT) confirment la stabilité du cadre à double intercalation et la performance supérieure du K-WiVO. Globalement, la phase monoclinique MxV2O5 fournit des stabilités électrochimiques à long terme; par ailleurs, l'intercalation de l'eau dans V2O5 fournit une haute capacité et facilite le transport des ions Zn2+, où la double phase fonctionne de manière synergique pour préserver les excellentes performances des AZIB dans M-WiVO.