Ga3+ modulated V10O24·nH2O cathode with tailored electron structure for durable zinc-ion batteries
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Le résumé fourni par la source
The advancement of aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) has long been hindered by critical limitations in cathode materials, especially their insufficient electronic conductivity and structural instability. The pursuit of cathode materials that simultaneously exhibit high electrical conductivity with robust structural stability remains a paramount challenge. In this work, Ga 3+ -modified V 10 O 24 ·nH 2 O (GVO-0.5) was synthesized as a cathode material for aqueous zinc-ion batteries. Density Functional Theory (DFT) calculations and experimental characterization demonstrate that the incorporated Ga 3+ forms a stable bonding network with oxygen, thereby optimizing the layered structure and effectively mitigating structural collapse during cycling. Additionally, Ga 3+ modulates the electronic structure, which not only significantly enhances the electrical conductivity but also reduces the Zn 2+ diffusion barrier. GVO-0.5 delivers extraordinary zinc-storage performance and ultra-high cycling stability, achieving a high capacity of 208.92 mAh g −1 at 10 A g −1 and maintaining 97.13% capacity retention after 8000 cycles. In particular, the H + /Zn 2+ co-intercalation mechanism behind the excellent performance was studied in depth using ex-situ testing and kinetic analysis. This work elucidates the fundamental role of Ga 3+ in enhancing cathode performance via DFT simulations, offering a strategic approach for designing high-rate and ultra-stable ZIB cathodes.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Ga3+ modulated V10O24·nH2O cathode with tailored electron structure for durable zinc-ion batteries
- Date Crossref
- 01/04/2026
- Éditeur
- Elsevier BV
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Guilin University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Longyan University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Wuhan University of Technology State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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College of Materials Science and Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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College of Chemistry and Materials Science pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Guilin University of Technology, Longyan University et State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing — Wuhan University of Technology, avec 2 autres affiliations.
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