SCMs|水系锌离子电池正极材料：原位电化学改性的预插层钒青铜

钒青铜是一种极具潜力的水系锌离子电池正极材料。然而，传统的单离子预插层V₂O₅材料由于自身结构的限制和储锌过程中发生不可逆的相变使其储锌能力接近上限。近日，林肯大学何冠杰副教授、中科院福建物构所柴国良研究员和中科院青海盐湖研究所王敏研究员等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，采用原位阴极氧化法将准层状材料CaV₄O₉在特定的电解液中将双离子(Ca²⁺，Zn²⁺)引入δ-V₂O₅晶体骨架中，形成超薄钒青铜材料Ca_0.12Zn_0.12V₂O₅•nH₂O。该材料表现出超高的能量密度(366 W h kg⁻¹)和功率密度(6627 W kg⁻¹)，并在大电流10 A g⁻¹下循环3000圈后可逆比容量仍高达205 mA h g⁻¹。

通过多种原位/非原位表征，系统地揭示了材料与Ca²⁺电解液添加剂的协同作用，使结构、电化学可逆性和反应动力学得到有效提升，并凸显了电解液调控对转化反应过程的重要性。经过理论计算，阐明了双离子预嵌入衍生的“支柱”增强效应、电荷屏蔽效应和调控电子结构对增强电荷储存性能的作用。

文章信息

Jianwei Li, Ningyun Hong, Ningjing Luo, et al. In-situ electrochemical modification of pre-intercalated vanadium bronze cathodes for aqueous zinc-ion batteries. SCIENCE CHINA Materials, https://doi.org/10.1007/s40843-021-1893-2

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