本文要点：

1、边缘丰富的垂直石墨烯（VG）充当高导电性和大表面积纳米模板。

2、3D VG网络显着促进了电子转移并阻碍了V2O5纳米片的聚集。

3、独立式V2O5 / VG阴极具有高倍率能力和超长循环寿命。

锌离子电池（ZIBs）由于其低成本，高安全性和环保而受到越来越多的关注。但是，同时实现ZIB的长循环寿命和高能量密度仍然是一个开放挑战。本文，具有垂直取向的石墨烯（VG）纳米片的V 2 O 5纳米片模板的富边缘阴极是为高性能ZIB设计的。在这种混合结构中，碳布（CC）上的独立式VG具有非聚集特征，开放的网络和锋利的边缘（作为纳米模板），提供了快速的电子传输通道和较大的电解质表面积。此外，边缘富集的Zn纳米片作为阳极沉积在CC上，以与边缘富集的V2O5匹配/ VG / CC阴极。结果，组装后的水性ZIB表现出370 mAhg-1的高容量（在0.2Ag-1的电流密度下），高倍率容量（在最大50Ag-1的电流密度下容量保持超过50％）和出色的循环寿命（在5000个循环中显示出85％的高容量保持率）。

图1。（a）ZIB阴极的边缘V 2 O 5 / VG / CC混合结构的形成方案（图像中的虚线圆显示了要放大的选定区域）。

（b）在CC上生长的VG（插图显示VG的锋利边缘）。

（c）在低放大率下VG / CC上V 2 O 5纳米片的均匀覆盖。

（d）高放大倍率的边缘V 2 O 5纳米片。

（e）电沉积过程的示意图。

（f）在碳纤维表面上均匀沉积锌纳米片。

（g）具有许多边缘的Zn纳米片。

图2。（a）VG上V 2 O 5纳米片的TEM图像。（b）VG上V 2 O 5的EDX映射。（c）V 2 O 5 / CC和V 2 O 5 / VG / CC的N 2吸附-解吸等温线。（d）V 2 O 5 / VG / CC的XRD。（e）宽扫描VG / CC和V 2 O 5 / VG / CC的XPS光谱。（f）V 2 O 5 / VG / CC的V2p光谱。

图3。（a）在前三个循环中以0.2 mV s -1的扫描速率的V 2 O 5 / VG / CC的CV曲线。（b）在不同的循环中在0.2A g -1下的V 2 O 5 / VG / CC的充电/放电曲线。（c）在各种电流密度下V 2 O 5 / VG / CC和V 2 O 5 / CC的比较速率能力。（d）V 2 O 5 / VG / CC和V 2 O 5 / CC电极在2 A g -1下经过5000次循环的比较循环稳定性。（e）V 2的比较库仑效率循环期间使用O 5 / VG / CC和V 2 O 5 / CC电极。

图4。（a）在不同扫描速率下V 2 O 5 / VG / CC的CV曲线。（b）在V 2 O 5 / VG / CC的能量存储中计算出的电容贡献。（c）在不同的充电/放电状态下，V 2 O 5 / VG / CC阴极的Zn 2p光谱。V 2 O 5 / VG / CC阴极的V 2p光谱：（d）初始状态；（e）放电至0.2 V；（f）充电至1.6V。

结果表明，非聚集的VG与高活性电池材料的组合特别适合作为高耐用性ZIB阴极。此外，混合电极的独特纳米结构也可适用于许多各种电化学系统。