通过在其层间引入客体物种可以有效改善层状钒氧化物的电化学性能。而具有高层间稳定性、充放电过程中与Zn²⁺相互作用弱的客体物种是促进Zn²⁺可逆转移的理想客体。

近日，南开大学陈军院士，牛志强教授报道了提出了一种通用的补偿策略，通过取代部分结晶水，将各种极性有机分子引入Al_xV₂O₅·nH₂O层间。

文章要点

1）有机分子中的高极性基团对预插层的Al³⁺有极强的静电吸引作用，这保证了有机分子能够锚定在水合钒酸盐层间。同时，低极性基团使得有机分子在循环过程中存在与Zn²⁺的弱相互作用，从而实现可逆的Zn²⁺转移。

2）实验结果表明，含有极性有机分子的Al_xV₂O₅具有出色的电化学性能。此外，在上述正极材料的基础上，研究人员进一步集成了无枝晶掺氮碳纳米纤维@Zn负极，并组装成了能量密度达到50 Wh kg^-1的软包电池。

这项工作为开发稳定的、具有与层状氧化钒中间层中Zn²⁺弱相互作用的客体物种用于高性能水系锌电池正极材料，提供了一条有效的途径。

参考文献

Fang Wan, et al, A Universal Compensation Strategy to Anchor Polar Organic Molecules in Bilayered Hydrated Vanadates for Promoting Aqueous Zinc-Ion Storage, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202102701

https://doi.org/10.1002/adma.202102701