본 연구는 아연-이온 배터리의 유망한 양극 소재로서 K 2 V 3 O 8에서 일어난 전하/양성자 탈착(de-/protonation)과 연관된 예상치 못한 전환 반응의 발견을 소개한다. 구조는 1.9 V까지의 차단 전압을 가하는 동안 사이클링에 의해 무정형 V 5+ 2 O 5와 V 3+ OOH 사이의 전환 반응을 겪는다. 작동 중 X선 회절(operando X-ray diffraction), in situ 라만 분광, X선 광전자 분광(X-ray photoelectron spectroscopy), 비행시간 2차 이온 질량 분석(time-of-flight secondary-ion mass spectroscopy), 그리고 작동 중 pH 측정 분석 결과는, 전환 반응의 진행을 위해 양성자(H + ) 반응이 필수적임을 보여준다. 전환 반응은 방전 시 0.1 C(37 mA g −1 )에서 362 mAh g −1의 크고 가역적인 용량(~이론적 용량의 97 %)을 발생시키며, 또한 7 C(187 mAh g −1 )의 높은 속도에서도 전기화학적 활성은 유지된다. 이러한 결과는 작동 중 X선 흡수 분광(operando X-ray absorption spectroscopy) 분석을 통해 V 5+/3+ 산화환원 쌍에 의한 2전자 반응으로 입증된다. 본 결과는 온화한 산성 수계 시스템에서 아연-이온 배터리 양극 소재의 이론적 용량에 도달하기 위해, 양성자 반응과 관련된 전환 가역성의 중요성이 고차단 전압에서 추가 용량을 제공한다는 점을 강조한다.

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