电解质添加剂工程研究：提升水系锌离子电池中钒酸钠正极的稳定性

《Green Chemistry》：Electrolyte additive engineering for enhanced stability of sodium vanadate cathodes in aqueous zinc-ion batteries

采用固态-液态混合及煅烧法制备了Na0.33V2O5纳米带（NVO），并将其作为水系锌离子电池负极材料。通过引入NaClO4添加剂优化电解液，抑制了NVO的层间Na+流失及结构破坏，同时调控锌负极表面电荷和界面反应动力学，有效抑制枝晶和副反应。实验表明，该电解质体系使NVO负极在1Ag?1、25℃下循环1200次后容量保持301mAhg?1，并在-20℃下循环8200次后容量保持率87%，揭示了添加剂作用机制，为提升锌基电池循环寿命和容量提供了参考。

　　

通过固液混合和煅烧方法合成了隧道结构的Na_0.33V₂O₅（NVO）纳米带，并将其用作水系锌离子电池（AZIBs）的负极材料。通过向2.5 M Zn(ClO₄)₂电解液中加入1 M NaClO₄，成功建立了Na⁺/Zn²⁺双离子共插层机制。NVO的溶解和穿梭行为主要是由于Zn²⁺的插入/提取过程中层间Na⁺的丢失以及随之而来的V-O层状结构的破坏所致，而通过从电解液中补充Na⁺有效地抑制了这一现象。这一策略在循环过程中稳定了NVO的结构，并扩大了层间距，使得更多的载流子能够可逆地插入和排出，从而提高了容量保持率。此外，NaClO₄添加剂调节了Zn阳极表面的电荷，改善了界面反应动力学，并抑制了枝晶的形成和副反应。结果，在25°C下以1 A g^?1的电流进行1200次循环后，使用Zn(ClO₄)₂/NaClO₄电解液的NVO Zn电池表现出301 mA h g^?1的高比容量；在-20°C下进行8200次循环后，其容量仍保持了初始容量的87%。这些研究结果揭示了NVO的溶解机制以及NaClO₄添加剂的功能作用，为电解质添加剂工程以及开发具有长循环寿命和高容量的钒基AZIBs提供了有用的参考。