水系亜鉛イオン二次電池用酸化バナジウム正極におけるインターカラント誘起のV t2g軌道占有反応

タイトル	水系亜鉛イオン二次電池用酸化バナジウム正極におけるインターカラント誘起のV t2g軌道占有反応
著者紹介	王毅秀、魏世強、斉正浩、陳双明、朱啓福、丁宏和、曹郁陽、周泉、王長大、張鵬軍、郭信、楊錫也、呉小軍、李宋
雑誌	米国科学アカデミー紀要
日付	03/20/2023
土居	10.1073/pnas.2217208120
はじめに	インターカレーション型層状酸化物は、水系亜鉛イオン電池（ZIB）の正極材料として広く研究されている。様々なインターカレーション剤を用いて層間を広げることにより、高レートの性能が達成されているが、これらのインターカレーション剤によって引き起こされる原子軌道の変化については、まだ十分に理解されていない。本研究では、NH4+をインターカレートした酸化バナジウム(NH4+-V2O5)を開発し、原子軌道に関するインターカレントの役割を詳細に調べた。われわれのX線分光分析から、NH4+の挿入がV2O5のV t2g軌道の3dxy状態への電子遷移を促進し、電子移動とZnイオンの移動を著しく促進することがわかった。その結果、NH4+-V2O5電極は、0.1 A g-1で430.0 mA h g-1の高容量と優れたレート特性（200℃で101.0 mA h g-1）を示し、18秒以内の急速充電が可能になった。さらに、サイクリング中の可逆的なV t2g軌道と格子空間の変化を、その場での軟X線吸収スペクトルとその場での放射光X線回折によってそれぞれ観察した。この研究は、先進的な正極材料に関する軌道レベルでの貴重な知見を提供するものである。
引用	Yixiu Wang, Shiqiang Wei and Zheng-Hang Qi et al. Intercalant-induced V t2g orbital occupation in vanadium oxide cathode towards fast-charging aqueous zinc-ion batteries.米国科学アカデミー紀要。2023.Vol.120(13)。DOI: 10.1073/pnas.2217208120
エレメント	バナジウム (V) , 亜鉛 , 窒素（N）
材料	酸化物
テーマ	エネルギー材料
産業	エネルギー貯蔵とバッテリー