邹美帅/曹传宝/朱有启AFM: 氧空位主导的V2O3/石墨烯阴极可逆硒氧化还原化学

第一作者：Rong Jiang

通讯作者：邹美帅、曹传宝、朱有启

通讯单位：北京理工大学

研究背景与内容

可充电镁硒电池具有理论体积比容量高、循环稳定性好、经济性高等特点。然而，由于电化学动力学缓慢和严重的多硒化物穿梭，电池容量有限，库仑效率低，循环寿命短。

本文将活性硒封装在空心V₂O₃微球中，然后通过还原氧化石墨烯（rGO）导电网络连接，作为混合维正极材料，加速高性能镁硒电池的可逆硒氧化还原化学反应。

研究要点

要点1：本文采用水热法制备了具有富氧空位和石墨烯作为Se载体的多孔V₂O₃微球，并在氩/氢气氛中进行了退火处理。并研究了不同重量比的Se对阴极性能的影响。Se-V₂O₃/G-Vo复合材料独特的3D/2D异质结构可以有效地捕获可溶性MgSe_x并减轻穿梭效应。

要点2. 非原位XPS分析证实了V²⁺/V³⁺的氧化还原反应，配合氧空位催化，实现了高度可逆的多硒化物转化，从而提供了卓越的容量、高速率性能和优异的循环稳定性。因此，Se-V₂O₃/G-Vo阴极显示出240 mAh g^-1的可逆容量，即使在1.0 A g^-1下循环1000次后，每个循环只有0.027%的容量衰减。

图1：Se-V₂O₃/G-Vo、Se-V₂O₃/G和Se-V₂O₃的形成示意图。

图5：Se-V₂O₃/G-Vo的电化学反应动力学。a) CV曲线。b)、c)对应的线性关系。d)、e)伪电容和电容贡献率。f) 50 mA g^-1时Se-V₂O₃/G-Vo阴极的GITT曲线和DMg²⁺值。

参考文献：Rong Jiang, Mingwei Jin, Shichao Peng. et al. Cathodic Reversible Selenium Redox Chemistry Over Oxygen Vacancies-Dominated V₂O₃/Graphene for Rechargeable Mg-Se Batteries. Advanced Functional Materials. (2024).

文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202417104