由于钠、钾资源丰富，下一代钠离子电池（SIBs）和钾离子电池（PIBs）被认为是当前锂离子电池最有希望的替代储能技术。新型高能钒基化合物可以发生多电子反应，表现出良好的钠/钾存储能力，在高能量/功率密度和长时间循环方面为高性能的SIBs/PIBs提供了新的解决方案。迄今为止，钒基化合物具有丰富的氧化还原中心（V²⁺-V⁵⁺）、稳定的骨架和较高的理论容量，已被广泛用于实际应用。合理利用钒多氧化还原中心的材料设计以及对其电荷转移过程和机理的基本了解是开发高性能电池的关键。

有鉴于此，澳门大学Yuxin Tang，澳大利亚伍伦贡大学侴术雷教授对高性能钒基负极/正极材料的科学重要性、基本设计策略、结构功能特性以及对钒基电极材料的最新研究进行了总结，并重点介绍了高性能钒基负极/正极材料的设计策略。

文章要点

1）作者总结了无碱离子钒基储钠储钾复合材料的研究进展，包括：钒基氧化物，钒基硫化物/硒化物，钒基Mxenes以及其他钒基复合材料。

2）作者总结了含碱离子的钒基钠钾储存复合材料的研究进展，包括：钒青铜，钒基单聚阴离子，钒基热解聚阴离子，钒基氟聚阴离子，钒基混合聚阴离子以及其他钒基化合物。

3）作者最后概述了实现钒基电极的高性能在学术研究和商业应用上面临的主要挑战，包括：i）尚不能彻底揭示固有的Na+脱嵌/插层化学如何影响组成元素的占据和分布；ii）开发具有宽稳定电压窗口的全固态电池；iii）钒基电极/电解质的对称和非对称全电池设计；iv）通过材料结构设计或电解液调制来实现电极材料和全电池的高库仑效率(每次循环>99.9%)，以满足行业要求；v）虽然钒的毒性较低，但在工业层面上使用钒作为基础元素时，如何将其风险降到最低，仍然是需要攻克的具有挑战性的任务。

Mingzhe Chen, et al, Designing Advanced Vanadium-Based Materials to  Achieve Electrochemically Active Multielectron Reactions  in Sodium/Potassium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002244

https://doi.org/10.1002/aenm.202002244