铈掺杂氧化钒/氮掺杂碳复合材料的同步电沉积构建及其在水系锌离子存储中的高性能研究

研究人员针对水系锌离子电池(VOx阴极材料导电性差、结构不稳定等问题，开发了通过同步电沉积构建Ce-VO@NC/CC复合材料的新方法。该材料在1 A g?1电流密度下展现出347.2 mAh g?1的高比容量，5000次循环后容量保持率达90.3%，为高性能锌离子存储提供了新策略。

　　

随着全球对清洁能源需求的增长，水系锌离子电池(ZIBs)因其高安全性和低成本成为储能领域的研究热点。然而，作为关键阴极材料的氧化钒(VO_x)面临导电性差、锌离子嵌入导致结构坍塌等瓶颈问题。内蒙古工业大学的研究团队创新性地提出同步电沉积策略，成功构建了铈掺杂氧化钒/氮掺杂碳(Ce-VO@NC)复合材料，相关成果发表在《Journal of Energy Storage》。

研究采用三电极体系在碳布(CC)上同步电沉积Ce³⁺掺杂的VO_x和邻甲氧基苯胺聚合物，经800℃热处理获得Ce-VO@NC/CC。通过SEM、XRD等技术表征材料形貌，采用电化学测试评估锌离子存储性能，并结合ex-situ表征分析储能机制。

Preparation of Ce-VO@NC/CC
通过优化电沉积参数，在含Ce³⁺和邻甲氧基苯胺的电解液中一步制备前驱体，热处理后形成10 nm级VO_x纳米颗粒均匀嵌入氮掺杂碳基体的独特结构。

Results and discussion
材料表征显示Ce掺杂使沉积物形貌从纳米片转变为多孔网状结构，比表面积显著增加。XPS证实Ce³⁺的引入诱导了V⁴⁺位点的电子密度重排。电化学测试表明，相较于未掺杂的VO@NC/CC(270.8 mAh g^?1)，Ce-VO@NC/CC在1 A g^?1下容量提升28.2%，且高电流(10 A g^?1)下的循环稳定性从73%提升至90.3%。动力学分析揭示其储能同时包含扩散控制过程和表面电容行为。

Conclusion
该研究开创性地将同步电沉积应用于锌离子电池电极材料制备，Ce掺杂与NC包覆的协同效应显著提升了VO_x的导电性和结构稳定性。所构建的全电池在500 W kg^?1功率密度下实现151.4 Wh kg^?1的能量密度，为开发高性能、低成本的锌离子储能系统提供了新思路。该方法还可拓展至其他金属氧化物/碳复合材料的制备，具有重要的产业化应用前景。