水系金属锌电池（ZBs）因其价格低廉、环境友好等优点，近年来受到越来越多的关注。不幸的是，Zn²⁺缓慢的脱嵌/插层往往需要对正极材料进行纳米结构的裁剪，这无疑会降低振实密度并加速活性物种的溶解。

近日，中科院上硅所李驰麟研究员，刘建军研究员报道了一种浅层柱化策略，以驱动V₂O₅整体颗粒的优异锌存储性能，而不会造成正极材料纳米级衰减。

文章要点

1）研究发现，仅在近表面V₂O₅中间层中的原位聚合的3，4-亚乙基二氧噻吩链足以激活级联效应，从而在Zn插层过程中依次打开更深的中间层。这种协同的层间膨胀机制使得体相V₂O₅即使在微米级也能进行彻底而快速的氧化还原过程，相反，非柱撑V₂O₅的反应动力学则比较差。

2）与过度柱化或阳离子掺杂相比，疏水导电聚合物的浅层杂化可以抑制活性物种的溶解，增强颗粒间的导电接触，降低Zn²⁺的扩散势垒（0.39 eV）和吸收能量（0.17 eV），并提高了赝电容贡献（超过67％）和Zn²⁺扩散系数（1.43×10^-9-1.81×10^-8 cm² s^-1）。

3）通过将活性颗粒挤压到三维多孔炭收集器中，可以进一步增强优良的电极导电网络。该复合正极可实现前所未有的循环/倍率性能（在超高5、8和10 A g^-1下，容量分别为388、367和351 mAh g^-1，在10 A g^-1下超长4500次循环后，容量为269 mAh g^-1 ）。

4）在280.2 W kg^-1的功率密度下，CP支撑的VOP可以达到700.5 Wh kg^-1的高能量密度；在5.96kW kg^-1的超高功率密度下，能量密度仍然保持在205.8 Wh kg^-1。

Zhenguo Yao, et al, Shallow-Layer Pillaring of Conductive Polymer in Monolithic Grains to Drive Superior Zinc Storage via Cascading Effect, Energy Environ. Sci., 2020

DOI：10.1039/D0EE01531H

https://doi.org/10.1039/D0EE01531H