鋅離子電池（ZIBs）由于其低成本、高安全性和環(huán)境友好性而受到越來越多的關(guān)注。然而，同時實(shí)現(xiàn)ZIBs的長循環(huán)壽命和高能量密度仍然是一個挑戰(zhàn)。在這項(xiàng)工作中，具有垂直取向的石墨烯（VG）納米片上生長的V
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5納米片具有豐富的邊緣，將其作為高性能ZIBs的正極。在這種混合結(jié)構(gòu)中，碳布（CC）上的獨(dú)立式VG具有非聚集特征、開放的網(wǎng)絡(luò)和鋒利的邊緣（作為納米模板），為電解質(zhì)提供了快速的電子傳輸通道和較大的可及表面積。此外，富邊緣的Zn納米片作為負(fù)極沉積在CC上，與富邊緣的V2O5/VG/CC正極匹配。結(jié)果，組裝后的水性ZIB表現(xiàn)出370 mAh g
-1的高容量（在0.2 A g
-1的電流密度下）、高倍率容量（在電流密度高達(dá)50 A g
-1的情況下，容量保持率超過50％）和出色的循環(huán)壽命（在5000次循環(huán)后，顯示出85％的高容量保持率）。
Figure 1. （a）邊緣豐富的V
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5/VG/CC混合結(jié)構(gòu)用于ZIB正極的形成方案。（b）在CC上生長的VGs（插圖：VGs的邊緣）。（c）在低倍率下，VG/CC上V
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5納米片的均勻覆蓋。（d）高放大倍率下，邊緣豐富的V
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5納米片。（e）電沉積過程的示意圖。（f）在碳纖維表面上均勻沉積Zn納米片。（g）具有許多邊緣的Zn納米片。
Figure 2. （a）VG上V
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5納米片的TEM圖像。（b）V
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5在VG上的EDX映射。（c）V
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5/VG/CC和V
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5/ CC的N
2吸附-解吸等溫線。（d）V
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5/VG/CC的XRD。（e）寬掃描V
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5/VG/CC和V
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5/ CC的XPS光譜。（f）V
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5/VG/CC的V 2p光譜。
Figure 3. （a）前三個周期中V
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5/VG/CC的CV曲線。（b）在不同的循環(huán)中，V
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5/VG/CC的充電/放電曲線。（c）在各種電流密度下，V
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5/VG/CC和V
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5/ CC的倍率性能。（d）V
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5/VG/CC和V
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5/ CC電極在5000次循環(huán)中的循環(huán)穩(wěn)定性。（e）在循環(huán)過程中V
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5/VG/CC和V
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5/ CC電極的庫侖效率比較。
Figure 4. （a）不同掃描速率下V
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5/VG/CC的CV曲線。（b）計算出的V
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5/VG/CC儲能中的電容貢獻(xiàn)。（c）在不同的充電/放電狀態(tài)下V
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5/VG/CC正極的Zn 2p光譜。V
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5/VG/CC正極的V 2p光譜：（d）初始狀態(tài)；（e）放電至0.2 V；（f）充電至1.6V。
相關(guān)研究成果于2021年由加州大學(xué)Pingge He課題組，發(fā)表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.034）上。原文：Edge-rich vertical graphene nanosheets templating V
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5 for highly durable zinc ion battery。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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