钒基氧化物因其能与Zn²⁺发生可逆反应，作为锌离子电池（ZIBs）正极材料得到了广泛研究。简单分子修饰在提高ZIBs性能方面显示出一定的应用前景，为探索能够显著提高电极电化学性能的分子提供了巨大的机会。

近日，新加坡国立大学薛军民教授，Wee Siang Vincent Lee，A*STAR高性能计算研究中心Zhi Gen Yu报道了合成了CO₂改性的V₆O₁₃（CO₂−V₆O₁₃），并研究了其作为锌离子电池正极材料的性能。

文章要点

1）实验结果显示，CO₂−V₆O₁₃电极在0.1 A g⁻¹电流密度下的比容量为471 mAh g⁻¹，比相同条件下原始V₆O₁₃的334 mAh g⁻¹的中等比容量高出约41%。是目前钒基氧化物体系中所报道的最高比容量之一。此外，在75 W kg⁻¹功率密度下，CO₂−V₆O₁₃的能量密度为318 Wh kg⁻¹，比原始V₆O₁₃在70 W kg⁻¹下的214 Wh kg⁻¹能量密度高出约48%。除提高比容量外，CO₂−V₆O₁₃具有优异的循环稳定性，在2 A g⁻¹下循环4000次后容量保持率约为80%，而原始V₆O₁₃在570次循环后仅能保持初始容量的58%。

2）研究发现，CO₂的存在通过在O_CO2和Zn²⁺之间形成弱静电相互作用，从而显著降低了Zn²⁺通过路径扩散的相对能量。使得扩散贡献增大，从而导致CO₂−V₆O₁₃出色的循环稳定性增强和倍率性能。

这项工作是提高ZIBs正极性能的一个重要里程碑，通过引入简单的分子，如CO₂，可以导致其性能的急剧改变。

参考文献

Wen Shi, et al, Unravelling V₆O₁₃ Diffusion Pathways via CO₂ Modification for High-Performance Zinc Ion Battery Cathode, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c08432

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08432