Ocupação orbital V t2g induzida por intercalantes no cátodo de óxido de vanádio para baterias de íons de zinco aquosas de carregamento rápido

Título	Ocupação orbital V t2g induzida por intercalantes no cátodo de óxido de vanádio para baterias de íons de zinco aquosas de carregamento rápido
Autores	Yixiu Wang, Shiqiang Wei, Zheng-Hang Qi, Shuangming Chen, Kefu Zhu, Honghe Ding, Yuyang Cao, Quan Zhou, Changda Wang, Pengjun Zhang, Xin Guo, Xiya Yang, Xiaojun Wu, Li Song
Revista	Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América
data	03/20/2023
Doi	10.1073/pnas.2217208120
Introdução	Os óxidos em camadas do tipo intercalação estão sendo amplamente estudados como materiais de cátodo para baterias aquosas de íons de zinco (ZIBs). Embora as capacidades de alta taxa tenham sido alcançadas com o uso de vários intercalantes para ampliar os espaços entre camadas, as alterações orbitais atômicas induzidas por esses intercalantes ainda não são totalmente compreendidas. Neste estudo, desenvolvemos óxido de vanádio intercalado com NH4+ (NH4+-V2O5) para ZIBs de alta taxa e realizamos uma investigação aprofundada sobre a função do intercalante em relação aos orbitais atômicos. Nossas análises de espectroscopia de raios X mostram que a inserção de NH4+ promove a transição de elétrons para o estado 3dxy do orbital V t2g no V2O5, o que aumenta significativamente a transferência de elétrons e a migração de íons Zn, uma descoberta ainda mais apoiada por cálculos DFT. Consequentemente, o eletrodo de NH4+-V2O5 demonstra uma alta capacidade de 430,0 mA h g-1 a 0,1 A g-1, juntamente com uma excelente capacidade de taxa (101,0 mA h g-1 a 200 C), permitindo o carregamento rápido em 18 segundos. Além disso, as variações reversíveis do orbital V t2g e do espaço da rede durante a ciclagem foram observadas por meio do espectro de absorção de raios X suave ex-situ e da difração de raios X por radiação síncrotron in-situ, respectivamente. Essa pesquisa oferece informações valiosas sobre os materiais avançados de cátodo no nível orbital.
Citação	Yixiu Wang, Shiqiang Wei e Zheng-Hang Qi et al. Intercalant-induced V t2g orbital occupation in vanadium oxide cathode toward fast-charging aqueous zinc-ion batteries. Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América. 2023. Vol. 120(13). DOI: 10.1073/pnas.2217208120
Elemento	Nitrogênio (N) , Vanádio (V) , Zinco (Zn)
Materiais	Óxidos
Temas	Materiais energéticos
Indústria	Armazenamento de energia e baterias