水系鋅離子電池由于其固有的安全性、操作方便和環(huán)境友好等特點，已成為鋰離子電池最具有潛力的替代品。具有二維離子擴散通道的層狀釩基化合物作為水系鋅離子電池正極材料受到大家的廣泛關注。然而，在充放電過程中，它們通常會發(fā)生溶解和較大的體積變化等。近年來，客體離子或分子的預插入策略為解決上述提供了一種有效的解決方案。
近期，沈陽工業(yè)大學武祥教授課題組在Batteries & Supercaps期刊上發(fā)表了標題為“Pre-intercalation Strategies to Layered Vanadium-based Electrode Materials for Aqueous Zinc Batteries”的綜述論文。
首先系統(tǒng)介紹以V2O5、VS2、VOPO4為代表的層狀釩基化合物的晶體結構、電化學性能和反應機理。著重總結層狀釩基化合物預插層策略的內在機理?？腕w離子或分子的預插層和新價帶的引入可以提高層狀氧化物的導電性。層間結晶水能夠屏蔽多價金屬離子的有效電荷，從而增強擴散動力學?？腕w金屬離子或有機物作為“支柱”增加了層間距，穩(wěn)定其晶體結構。 最后，展望了插層策略的研究重點和面臨挑戰(zhàn)：（1）關于預插層對儲能機理的影響，目前研究主要集中正極材料層間距和容量的計算。增大層間距是否能提高其電化學性能仍存在爭議。（2）能量密度仍需要進一步提高，應在其高比容量的基礎上實現高工作電壓，從而獲得高能量密度的水系鋅離子電池。（3）為了探究客體物種對儲鋅性能的影響，還需要研究客體的陰離子并研究制定一些新的預嵌入機制。（4）預嵌入策略需要與缺陷工程、材料復合調制、元素摻雜等優(yōu)化方法相結合。 論文信息 Pre-intercalation strategies to layered vanadium-based electrode materials for aqueous zinc batteries Yi Liu, Ying Liu, Xiang Wu* 本文第一作者為博士研究生劉伊，通訊作者為武祥教授。此研究獲得國家自然科學基金支持。 Batteries＆Supercaps DOI: 10.1002/batt.202200461
