Ocupación de orbitales V t2g inducida por intercalantes en cátodos de óxido de vanadio para pilas acuosas de iones de zinc de carga rápida

Título	Ocupación de orbitales V t2g inducida por intercalantes en cátodos de óxido de vanadio para pilas acuosas de iones de zinc de carga rápida
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	Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América
Fecha	03/20/2023
DOI	10.1073/pnas.2217208120
Introducción	Los óxidos estratificados de tipo intercalante se están estudiando ampliamente como materiales catódicos para pilas acuosas de iones de zinc (ZIB). Aunque se han conseguido altas tasas de carga utilizando varios intercalantes para ampliar los espacios entre capas, todavía no se conocen bien los cambios orbitales atómicos inducidos por estos intercalantes. En este estudio, desarrollamos óxido de vanadio intercalado con NH4+ (NH4+-V2O5) para ZIBs de alta velocidad y realizamos una investigación en profundidad sobre el papel del intercalante en relación con los orbitales atómicos. Nuestros análisis de espectroscopia de rayos X muestran que la inserción de NH4+ promueve la transición de electrones al estado 3dxy del orbital V t2g en V2O5, lo que mejora significativamente la transferencia de electrones y la migración de iones Zn, un hallazgo apoyado además por cálculos DFT. En consecuencia, el electrodo NH4+-V2O5 demuestra una alta capacidad de 430,0 mA h g-1 a 0,1 A g-1, junto con una excelente capacidad de velocidad (101,0 mA h g-1 a 200 C), lo que permite una carga rápida en 18 segundos. Además, se observaron las variaciones reversibles del orbital V t2g y del espacio reticular durante el ciclo mediante el espectro de absorción de rayos X blandos ex-situ y la difracción de rayos X por radiación sincrotrón in-situ, respectivamente. Esta investigación ofrece valiosos conocimientos sobre los materiales catódicos avanzados a nivel orbital.
Cita	Yixiu Wang, Shiqiang Wei y Zheng-Hang Qi et al. Intercalant-induced V t2g orbital occupation in vanadium oxide cathode toward fast-charging aqueous zinc-ion batteries. Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. 2023. Vol. 120(13). DOI: 10.1073/pnas.2217208120
Elemento	Vanadio (V) , Zinc (Zn) , Nitrógeno (N)
Materiales	Óxidos
Temas	Materiales energéticos
Industria	Almacenamiento de energía y baterías

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