缺陷工程是通过对电池活性材料进行改性以提高电极的循环稳定性而受到广泛关注的一种策略。然而，准确研究和量化缺陷对电池电化学储能性能的影响并不是一件容易的事情。

近日，中科大宋礼教授，陈双明副研究员，东莞散裂中子源科学中心何伦华研究员报道了成功量化了用于水系ZIBs显示出诱人Zn²⁺存储性能的V_d–V₂O₃通道中5.7%的V_d簇。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算表明，在V_d簇的作用下，Zn²⁺的储存可逆性和稳定性有所提高。部分钒空位为少量Zn²⁺的占据提供了永久的位置，从而形成更稳定的结构，以避免Zn²⁺插入/提取过程中的劣化。同时，其它V空位可以有效地削弱Zn²⁺与V₂O₃材料主体之间的强相互作用，从而实现Zn²⁺的自由插入/提取。

2）得益于5.7%的V_d簇，V_d-V₂O₃正极在0.1 A g⁻¹下的容量达到196 mA h g⁻¹，并在30000次循环下表现出长时间的稳定性，容量保持率为81%。

这种精确定量和确定缺陷影响的方法为设计长期稳定的水系ZIBs正极打开了一扇窗。

参考文献

Zhu, K., Wei, S., Shou, H. et al. Defect engineering on V₂O₃ cathode for long-cycling aqueous zinc metal batteries. Nat Commun 12, 6878 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-27203-w

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27203-w