Abstract In terms of large-scale energy storage, low-cost, environmental-friendly aqueous zinc-ion batteries have great potential, but the mass loading of the cathode materials is still need to be improved for practical application. In order to manufacture VO2 cathodes with high mass loading for using in zinc ion batteries, a strategy associated with conductive binder and 3D current collectors was developed, where PEDOT and carbon fabric were used as the conductive binder and 3D current collector, respectively. As a result, the aqueous batteries assembled with conductive binder would deliver a higher capacity (332 mAh g−1 at 0.62C) compared to non-conducting binder. Even the current density reaching to 92.9C, the aqueous batteries keep a good capacity (255 mAh g−1), which is higher than the cathodes using a conventional binder. The Zn-VO2 batteries also have high energy/power density (177 Wh kg−1 even at 35.4 kW kg−1) and superior cycling stability of up to 2000 cycles. Such excellent rate capability and cycle stability can be illustrated by the capacitive response and fast diffusion coefficient of Zn2+ (~10−9 cm−2 s−1). The VO2 loading can be as high as 15 mg cm−1. Therefore, the use of 3D current collectors and conductive binder in zinc-ion batteries has a good effect which could enable achieve the zinc-ion batteries to have stable cycle life, great rate capability and high energy and power densities. This method provides a versatile approach to building high mass loading cathodes for the aqueous zinc-ion batteries systems with the advantages of environment friendly, low-cost and high security.

中文翻译：

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一种与导电粘合剂和 3D 集流体相关的策略，用于具有高质量负载的水性锌离子电池

摘要 在大规模储能方面，低成本、环保的水系锌离子电池具有巨大潜力，但正极材料的质量负载仍需改进以实现实际应用。为了制造用于锌离子电池的高负载量 VO2 正极，开发了一种与导电粘合剂和 3D 集电器相关的策略，其中 PEDOT 和碳织物分别用作导电粘合剂和 3D 集电器。因此，与非导电粘合剂相比，用导电粘合剂组装的水性电池将提供更高的容量（0.62C 时为 332 mAh g-1）。即使电流密度达到 92.9C，水性电池仍保持良好的容量（255 mAh g-1），高于使用传统粘合剂的正极。Zn-VO2 电池还具有高能量/功率密度（即使在 35.4 kW kg-1 下也能达到 177 Wh kg-1）和高达 2000 次循环的卓越循环稳定性。这种优异的倍率性能和循环稳定性可以通过 Zn2+ (~10-9 cm-2 s-1) 的电容响应和快速扩散系数来说明。VO2 负载可高达 15 mg cm-1。因此，在锌离子电池中使用3D集流体和导电粘合剂具有良好的效果，可以使锌离子电池具有稳定的循环寿命、高倍率和高能量和功率密度。该方法提供了一种为水性锌离子电池系统构建高质量负载阴极的通用方法，具有环境友好、低成本和高安全性的优点。4 kW kg-1) 和高达 2000 次循环的卓越循环稳定性。这种优异的倍率性能和循环稳定性可以通过 Zn2+ (~10-9 cm-2 s-1) 的电容响应和快速扩散系数来说明。VO2 负载可高达 15 mg cm-1。因此，在锌离子电池中使用3D集流体和导电粘合剂具有良好的效果，可以使锌离子电池具有稳定的循环寿命、高倍率和高能量和功率密度。该方法提供了一种为水性锌离子电池系统构建高质量负载阴极的通用方法，具有环境友好、低成本和高安全性的优点。4 kW kg-1) 和高达 2000 次循环的卓越循环稳定性。这种优异的倍率性能和循环稳定性可以通过 Zn2+ (~10-9 cm-2 s-1) 的电容响应和快速扩散系数来说明。VO2 负载可高达 15 mg cm-1。因此，在锌离子电池中使用3D集流体和导电粘合剂具有良好的效果，可以使锌离子电池具有稳定的循环寿命、高倍率和高能量和功率密度。该方法提供了一种为水性锌离子电池系统构建高质量负载阴极的通用方法，具有环境友好、低成本和高安全性的优点。这种优异的倍率性能和循环稳定性可以通过 Zn2+ (~10-9 cm-2 s-1) 的电容响应和快速扩散系数来说明。VO2 负载可高达 15 mg cm-1。因此，在锌离子电池中使用3D集流体和导电粘合剂具有良好的效果，可以使锌离子电池具有稳定的循环寿命、高倍率和高能量和功率密度。该方法提供了一种为水性锌离子电池系统构建高质量负载阴极的通用方法，具有环境友好、低成本和高安全性的优点。这种优异的倍率性能和循环稳定性可以通过 Zn2+ (~10-9 cm-2 s-1) 的电容响应和快速扩散系数来说明。VO2 负载可高达 15 mg cm-1。因此，在锌离子电池中使用3D集流体和导电粘合剂具有良好的效果，可以使锌离子电池具有稳定的循环寿命、高倍率和高能量和功率密度。该方法提供了一种为水性锌离子电池系统构建高质量负载阴极的通用方法，具有环境友好、低成本和高安全性的优点。在锌离子电池中使用3D集流体和导电粘合剂具有良好的效果，可以使锌离子电池具有稳定的循环寿命、高倍率和高能量和功率密度。该方法提供了一种为水性锌离子电池系统构建高质量负载阴极的通用方法，具有环境友好、低成本和高安全性的优点。在锌离子电池中使用3D集流体和导电粘合剂具有良好的效果，可以使锌离子电池具有稳定的循环寿命、高倍率和高能量和功率密度。该方法提供了一种为水性锌离子电池系统构建高质量负载阴极的通用方法，具有环境友好、低成本和高安全性的优点。