对于水系锌离子电池的开发，开发具有快速动力学和可接受的循环稳定性的钒基正极材料至关重要。

在此，为了实现这些目标，中国计量大学Quan Zong，华盛顿大学Guozhong Cao，同济大学Chaofeng Liu将过渡金属离子（Zn²⁺）和有机离子（C₅H₁₄ON⁺和Ch⁺）引入层状水合V₂O₅中。

文章要点

1）Ch⁺固有的高电导率和通过离子预嵌入产生的氧空位通过优化电子结构加速了电迁移率。Zn²⁺稳定了层状结构，扩大的层间距提高了离子扩散率。

2）预插层Zn²⁺和Ch⁺的协同效应导致(Zn_0.1,Ch_0.1)V₂O_4.92·0.56H₂O正极在0.1 A g⁻¹下表现出473 mAh g⁻¹的放电容量，并且具有高能量效率88%的稳定性和优异的循环稳定性，在4 A g⁻¹下循环2000次后仍保持91%。

3）非原位表征和密度泛函理论计算揭示了Zn²⁺的可逆嵌入机制，电化学动力学的改善归因于电子电导率的改变以及Zn²⁺与主体O²⁻之间的结合能降低。

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Quan Zong, et al, Dual Effects of Metal and Organic Ions Co-Intercalation Boosting the Kinetics and Stability of Hydrated Vanadate Cathodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202301480

https://doi.org/10.1002/aenm.202301480