对于水性锌离子电池的发展，开发具有快速动力学和优异循环稳定性的钒基阴极材料至关重要。在此，为了实现这些目标，中国计量大学宗泉、同济大学刘超峰、华盛顿大学Cao Guozhog将过渡金属离子（Zn²⁺）和有机离子（C₅H₁₄ON⁺和Ch⁺）引入层状水合V₂O₅中。

本文要点：

1) Ch⁺的本征高导电性和通过离子预插层产生的氧空位通过优化电子结构来加速电迁移率。Zn²⁺稳定了层状结构，并且扩大的层间间距，进而提高了离子扩散率。预插层Zn²⁺和Ch⁺的协同作用导致（Zn_0.1，Ch_0.1）V₂O_4.92·0.56H2O阴极在0.1 a g⁻¹下表现出473 mAh g⁻¹的放电容量、88%的高能量效率和优异的循环稳定性，

2) 此外，该阴极在4 A g⁻¹下循环2000次后保持率为91%。作者通过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，而电化学动力学的改善归因于电子电导率的改变和Zn²⁺与主体O²⁻之间结合能的降低。

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Zong Quan 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