안정화된 Cu0.17Mn0.03V2O5−□·2.16H2O 양극을 구축하여 우수한 실온/저온 수조 Zn-이온 배터리를 가능하게 함.

초록 안정된 결정 구조와 빠른 Zn 2+ 저장 능력을 가진 바나듐 산화물 양극 소재는 수조 아연-이온 배터리에서 뛰어난 전기화학적 성능을 달성하는 데 매우 중요합니다. 본 연구에서는 바나듐 산화물의 층간에 이중 금속 이온 삽입을 조작하기 위해 일단계 수열 방법을 사용했습니다. 미리 삽입된 Cu 이온은 바나듐 산화물(V-O) 층을 고정하는 기둥 역할을 하여 빠른 Zn 2+ 확산을 위한 안정된 2차원 채널을 구축합니다. V-O 층간에 Mn 이온이 차지함으로써 층 간격이 더욱 확장되고 산소 결함(O d) 농도가 증가하여 Zn 2+ 확산 동역학을 촉진합니다. 결과적으로, 준비된 Cu 0.17 Mn 0.03 V 2 O 5 −□ · 2.16H 2 O 양극은 실온 및 저온 환경에서 뛰어난 Zn 저장 능력을 보여줍니다(예: 실온에서 440.3 mAh g −1 및 -60°C에서 294.3 mAh g −1). 중요하게도, -60°C에서 2 A g −1로 2500 사이클 동안 93.4%의 높은 용량 유지를 보이며 긴 사이클 수명을 보여줍니다. 또한 방전/충전 과정 중 가역적인 삽입 화학 메커니즘이 현장 X선 분말 회절 및 외부 라만 분석을 통해 밝혀졌습니다. 몇 가지 3d 전이 금속 도핑 전략은 우수한 실온/저온 바나듐 기반 양극 소재 개발을 위한 해결책을 제공합니다.