高エネルギー密度を達成する亜鉛電池用バナジウム酸化物カソードにおける陽イオンおよび陰イオンのレドックス化学

要約 充電可能な水性亜鉛電池は、低コストと高い安全性のため、大規模エネルギー貯蔵に期待されています。しかし、従来のカソードに基づくエネルギー密度は、単一の陽イオンレドックス反応メカニズムによって壁に達しています。ここでは、典型的な層状バナジウム酸化物の高い可逆性を持つカソードが報告されており、Zn 2+ の蓄積を伴うV 5+ /V 3+ の陽イオンレドックスカップルと水性深共融溶媒電解質における陰イオンのホスティングによるO – /O 2– の陰イオンレドックスカップルの両方で動作します。可逆酸素レドックスは、約1.80 Vの動作電圧で追加の容量約100 mAh g –1 を提供し、カソードのエネルギー密度を約36%増加させ、カソードシステムに約506 Wh kg –1 の記録的な高エネルギー密度を与えます。この発見は、Zn 2+ と陰イオンの両方を電荷キャリアとした高エネルギー亜鉛電池の設計の新たな機会を強調しています。