钒基材料具有多价态、离子扩散通道可调等优点，是锌离子电池正极材料研究的热点。然而，缓慢的锌离子插层动力学和层状结构不稳定仍然是制约其进一步发展的瓶颈。

近日，中国计量大学Jiangying Wang，浙江大学张启龙教授，华盛顿大学曹国忠教授引入钾离子部分取代钒酸铵中的铵离子，使晶格间距微缩，氧空位增加。

文章要点

1）合成的钒酸钾铵（KNVO）具有较高的放电容量（0.1 A g⁻¹下，放电容量为464 mAh g⁻¹）和良好的循环稳定性（5 A g⁻¹放电3 000次以上保持率达90%）。

2）KNVO优异的电化学性能和电池性能归功于其丰富的氧空位。引入K⁺部分取代NH₄⁺，似乎可以缓解不可逆的脱氨作用，防止离子插入/提取过程中的结构坍塌。非原位表征表明，[Zn(H₂O)₆]²⁺/[Zn]²⁺的插入/提取过程是可逆的，没有相变。

3）密度泛函理论（DFT）计算表明，KNVO具有受调制的电子结构和较好的锌离子扩散路径，具有较低的迁移势垒。

这项工作有望为新型的水基ZIBs和多价金属离子电池提供一种很有前途的高性能正极材料。

参考文献

Quan Zong, et al, Potassium Ammonium Vanadate with Rich Oxygen Vacancies for Fast and Highly Stable Zn-Ion Storage, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c11169

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11169