PVP调控合成V10O24·12H2O纳米片提升锌离子电池电化学性能的创新研究

针对钒氧化物V10O24·12H2O（VOH）合成不可控及导电性差的问题，研究人员通过PVP辅助水热法构建纳米片复合材料，实现比容量提升29.04%（376.8 mAh·g?1）和2000次循环95%容量保持率，为水系锌离子电池（AZIBs）正极材料设计提供新思路。

　　

随着全球对可持续能源需求的增长，水系锌离子电池（AZIBs）因其成本低、安全性高成为锂离子电池的重要替代方案。然而，正极材料性能不足制约其发展，其中钒氧化物V₁₀O₂₄·12H₂O（VOH）虽具有高理论容量（292 mAh·g^?1）和14 ?宽层间距，却面临合成工艺复杂、导电性差等挑战。

广西壮族自治区光电材料与器件重点实验室的研究团队在《Journal of Energy Storage》发表研究，提出以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为调控剂，通过简易水热法合成VOH/PVP纳米片复合材料。该研究通过调控晶体生长动力学和氧空位浓度，显著提升材料电化学性能。关键技术包括：XRD和Raman表征材料结构，BET测试比表面积（15.7 m²·g^?1），以及恒电流充放电评估倍率性能。

【Materials preparation】
采用V₂O₅和草酸为前驱体，PVP-K30为模板剂，70℃水热反应获得纳米片结构。

【Results and discussion】
XRD证实PVP未改变VOH晶体结构（PDF#25–1006），但使（002）晶面间距扩大0.32 nm。TEM显示材料由50-80 nm超薄纳米片组成，比表面积较未改性样品提升3倍。XPS分析表明PVP引入的氧空位使V⁴⁺/V⁵⁺比例从1:2.7增至1:1.9，显著增强电子传导。电化学测试显示，0.2 A·g^?1下比容量达376.8 mAh·g^?1，20 A·g^?1大电流循环2000次后容量保持率95%，优于多数报道的钒基正极。

【Conclusion】
该研究证实PVP通过双重作用机制提升性能：① 抑制纳米片团聚，增大Zn²⁺扩散通道；② 诱导氧空位形成改善电荷传输。这种表面修饰策略为设计高性能AZIBs电极材料提供了普适性方法，对推动大规模储能应用具有重要意义。