核壳结构碳纤维@VO2正极材料用于高性能水系锌离子存储

李鱼; 方媛; 邱鹏鹏; 罗维

doi:10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0160

东华大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 52 ›› Issue (3) : 85 -93. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0160

核壳结构碳纤维@VO₂正极材料用于高性能水系锌离子存储

李鱼, 方媛, 邱鹏鹏, 罗维

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摘要

VO₂因其开放的隧道结构而被广泛应用于水系锌离子电池正极，但其较差的导电性及其与二价Zn²⁺之间的强静电相互作用，导致电子和离子的迁移受到限制。合理调控VO₂正极的电子结构或晶体结构对于实现高效的锌离子存储至关重要。以一维碳纳米纤维为基底，通过溶剂热法成功制备出富含氧空位（O_v）的CF-VO_2-x共价异质结构。VO_2-x的致密纳米带包覆结构能够与电解质充分接触，增加Zn²⁺的存储位点。碳纤维基底的高导电性、耐腐蚀性和低密度有助于电子的快速传输、电极结构的稳定及高能量密度的实现。界面间形成的C—O—V非对称轨道杂化通过电荷转移促进O_v的形成和稳定，从而稳固电极的整体结构。O_v的引入显著增强了电池的赝电容存储能力，进一步提升Zn²⁺的扩散动力学。制备的CF-VO_2-x电极在10 A/g的电流密度下进行2万次循环后，展现出315.7 mA·h/g的高比容量，容量保持率约为95.5%。研究可为设计结合氧空位和界面调节作用的高性能锌离子电池正极材料提供新思路。