可充电水性锌离子电池（AZIB）以其安全性、高能量密度和快速充电而闻名，是电网级储能的首选。以离子迁移行为为中心的离子穿梭模型一直是充电/放电过程的主要解释，如经典的离子插入/提取和赝电容机制。然而，与其他水性金属离子电池相比，这些模型难以解释AZIB的卓越性能。近日，武汉理工大学麦立强、奥克兰大学Wang Ziyun、阿贡实验室Khalil Amine、浙江大学陆俊提出了一个催化模型来解释水性电池中的Zn²⁺行为。

本文要点：

1) 这种行为可以起到充电/放电的作用，主要由溶剂化的金属阳离子和阴极材料决定。作者通过第一性原理计算发现，Zn²⁺–氮化钒（VN）组合具有最佳的吸附/解吸行为。

2) 在实验上，含有VN阴极的AZIB具有快速充电动力学，在300000 mA g⁻¹的电流密度下具有577.1 mAh g⁻¹的容量。因此，掌握AZIB中的催化步骤可以促进快速充电电池的发展。

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Yuhang Dai et.al Zn²⁺-mediated catalysis for fast-charging aqueous Zn-ion batteries Nature Catalysis 2024

DOI: 10.1038/s41929-024-01169-6

https://doi.org/10.1038/s41929-024-01169-6