V2O3与Se协同作用，增强d轨道杂化效应，以实现10 A g?1电流下高度稳定的水系锌电池

水系锌离子电池负极材料V2O3通过硒掺杂构建Se-V2O3@C复合电极，利用V 3d与Se 4p轨道杂化增强导电性及氧化还原活性，降低Zn2+和H+吸附能，实现460.87 mAh g-1初始容量，10 A g-1下10,000循环后容量保持168.32 mAh g-1，20,000循环后仍达73.8%容量保留，突破现有报道水平。

　　

摘要

基于钒的化合物是水系锌离子电池中一种可靠且具有前景的负极材料。然而，在高电流密度下，锌离子（Zn²⁺）的快速嵌入/脱出会引发不可逆的结构退化以及离子扩散动力学变慢，从而导致循环稳定性较差。本文将高导电性的硒（Se）掺杂到V₂O₃的碳骨架中，实现了钒（V）的3d轨道与硒（Se）的4p轨道之间的轨道相互作用。密度泛函理论计算表明，这种强d-p轨道杂化作用提升了钒的d带中心能量，优化了电荷分布，并降低了锌离子（Zn²⁺和氢离子（H⁺）的吸附能。此外，Se-V₂O₃@C电极中坚固的V-Se共价网络显著增强了电极的氧化还原活性和导电性，从而实现了高比容量和超长的循环寿命。因此，Se-V₂O₃@C-650电极在0.1 A g^{?1?1?1?1，20000次循环后容量保留率为73.8%，优于已报道的其它电极。这项工作通过揭示d-p轨道杂化作用与电化学性能之间的机制，为构建高性能的水系锌离子电池负极提供了新的见解。}

利益冲突

作者声明没有利益冲突。