DOI:10.1016/j.cej.2020.126536

钒氧化物被认为是用于水性锌离子电池（AZIBs）的有希望的正极材料。但是，块状钒氧化物中的长扩散距离、低扩散系数以及与二价Zn2+的强静电相互作用限制了它们的实际应用。在这项工作中，通过静电纺丝法简便制备了具有物理和化学缺陷的氧化钒纳米纤维，以用于AZIBs。在锌离子的嵌入/提取过程中，这种分层结构显示出较好的结构稳定性，并且提取的锌离子很容易被限制在多孔纤维的空穴中以缩短扩散路径。此外，通过使用原位拉曼光谱、异位X射线光电子能谱和高分辨透射电镜验证了其电化学反应机理，证明了锌离子和H+的共嵌入机理。阴极显示出快速的活化过程，在1 A g-1下具有256 mAh g-1的高容量，在5 A g-1下经过1000次循环后，观察到的容量衰减仅为17％。其出色的电化学性能和高效的Zn2+传输可归因于物理和化学缺陷的协同作用。这种双重缺陷策略为AZIBs性能的提高提供了新的见解。

图1.（A）分层多孔VCN纤维的简便合成过程示意图，VCN纤维的（B，C，D）SEM图像，（E1至E4）VCN纤维的钒、氮、氧和碳元素的EDS映射图像，VCN纤维的（F）TEM和（G）HRTEM图像。

图2.（A）VCN纤维和商用V2O5的XRD图谱和（B）拉曼光谱。

图3.（A）VCN在空气中的TGA曲线，（B）VCN的XPS全扫描以及（C）V 2p，（D）O 1s，（E）N 1s和（F）C 1s的高分辨率XPS光谱。

图4.（A）在1 A g-1的放电电流密度下VCN和商用V2O5的循环性能，（B）在0.4-1.4V（vs Zn/Zn2+）的电压范围内VCN的CV曲线，（C）VCN的倍率性能，（D）在100 mA g-1的电流速率下第1至第5个循环的恒电流电压曲线，（E）在5 A g-1下VCN和商用V2O5的长期循环性能。

图5.（A）VCN和商用V2O5循环过程的奈奎斯特图，（B）GITT曲线和计算得出的VCN的扩散系数，（C）在不同扫描速率下VCN的CV曲线，（D）CV曲线中三个氧化还原峰的log（i）-log（v），（E）不同扫描速率下VCN的电容贡献百分比，（F）1 mV s-1下的电容分离曲线。

图6.在VCN正极中锌离子存储过程的原位拉曼分析。

图7.（A）在1 A g-1下的第5个循环和第35个循环的Zn 2p、V 2p和O 1s区域的高分辨率XPS光谱。（B）在5 A g-1下的1000次循环后，处于完全放电/充电状态的VCN的TEM和（C）HRTEM图像，（D）锌、钒、碳和氧元素的映射图像。