多级孔结构VO₂正极

面容量创纪录

通过3D打印构建贯通多级孔结构，并利用VO₂自相变生成高容量相，突破厚电极的离子传输瓶颈。

Sun, Weiyi · Jiakai, Cao · Sa, Han · Shi, Huifa · 卢桂霞 · 朱晓阳 · Lei, Xu · Ghazi, Zahid Ali · Fan, Dinghui · Han, Daliang · 兰红波 · 牛树章

Carbon 2024

参数信息

比容量

478.1 mAh g⁻¹

面容量

16.8 mAh cm⁻²

循环稳定性

1000 cycles

活性物质载量

29.6 mg cm⁻²

活性物质载量

8.9 mg cm⁻²

技术优势

面容量超5倍提升

传统刮涂正极面容量低于3 mAh cm⁻²，本工作在载量29.6 mg cm⁻²下面容量可达16.8 mAh cm⁻²，直接满足高负载应用需求。

高负载下依然高容量

8.9 mg cm⁻²载量时比容量478.1 mAh g⁻¹，厚电极中多级孔网络确保了活性材料的高可及性和快速离子传输。

循环1000次仍稳定

在4 A g⁻¹大电流下循环1000次后容量无明显衰减，结构工程与相稳定共同保障了长寿命。

自相变激活高容量相

通过充电电压调控，VO₂原位转化为高价态V₅O₁₂·6H₂O，显著提高了储锌容量和离子通道的畅通性。

应用场景

• 锌离子电池正极：取代传统刮涂厚极片，突破面容量瓶颈，实现高能量密度锌离子电池。
• 高面容量储能：直接提供＞15 mAh cm⁻²的面容量，满足高负载储能器件的实际需求。
• 3D打印电极：利用3D打印构建多级孔结构，实现厚电极中快速离子传输，解耦载量与性能。