水系鋅離子電池具有理論比容量高、氧化還原電位低、安全可靠、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前途的規模化儲能技術(shù)。然而，過(guò)去該類(lèi)電池常用的液體電解液存在析氫析氧等副反應，同時(shí)還有較差的高低溫性能和泄露的危險，這些問(wèn)題一直制約著(zhù)水系鋅離子電池的進(jìn)一步發(fā)展。

　　針對這些問(wèn)題，研究人員利用電化學(xué)誘導相變反應策略和缺陷工程，成功提高了釩基正極材料的儲鋅性能。他們通過(guò)引入氧空位到層狀結構的釩酸銨正極材料，顯著(zhù)提高了水系鋅離子電池的能量密度和循環(huán)穩定性。

　　具體來(lái)說(shuō)，他們在電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中利用原子的自組裝特性，電化學(xué)誘導釩基材料晶體結構重排，自發(fā)形成最適宜Zn²⁺嵌-脫的大層間距晶體結構。這種結構的變化減小了正極材料的帶隙，提高了電導率，降低了Zn²⁺擴散的遷移障礙，使得誘導形成的V₅O₁₂ 6H₂O正極材料具有極高的Zn²⁺存儲容量。

　　此外，他們通過(guò)簡(jiǎn)便的水熱策略，將氧空位引入到層狀釩酸銨中。氧空位的引入提高了離子和電荷轉移動(dòng)速率，降低了鋅離子的擴散阻力，并在Zn^2+（脫插）過(guò)程中保證了穩定的晶體結構。這種富含氧空位的釩酸銨正極材料在 0.2 A g^-1 的條件下具有499 mAh g^-1 的高放電比容量，在 5 A g^-1 電流密度下循環(huán) 4000 次后比容量仍保持在95%以上。

　　該研究通過(guò)電化學(xué)誘導相變策略和缺陷工程獲得了高性能釩基正極材料，顯著(zhù)提高了水系鋅離子電池的能量密度和循環(huán)穩定性，為高性能水系鋅離子正極材料的開(kāi)發(fā)提供了新的研究思路。 

　　ACS Nano 論文第一作者為固體所助理研究員莫立娥，通訊作者為固體所李兆乾副研究員、胡林華研究員。Small 論文第一作者為固體所博士生彭昱琦，通訊作者為固體所莫立娥助理研究員、胡林華研究員。上述研究工作得到了合肥物質(zhì)院院長(cháng)基金的支持。 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c11217