水溶液锌离子电池由于相比传统储能体系具备原料高丰度、低成本、高安全性、环境友好等优势而备受关注。开发具有高比能长寿命的正极材料对于实现水溶液锌离子电池的实际应用至关重要。近日，东南大学胡林峰等将V元素和Mn元素同时集成到NASICON型正极材料中，借助两种元素的氧化还原行为实现了对Zn²⁺的高效可逆储存。

文章要点

1）研究人员考虑到NASICON型正极材料通常电子电导率较低，因而通过简单的溶胶-凝胶法及后续的750摄氏度氩气氛围下煅烧制备了石墨烯包覆的Na₄VMn(PO₄)₃   (NVMP@GN)复合正极材料。在0.1A/g的电流密度下NVMP@GN正极表现出高达254.3mAh/g的可逆比容量，其平均放电电压约为1.3V。这对应着高达309.7Wh/kg的能量密度和121.6W/kg的功率密度。

2）研究人员揭示了在Zn²⁺存储过程中NVMP@GN复合正极材料经历的NASICON相变过程以及对应的两步V⁴⁺/V³⁺和Mn³⁺/Mn²⁺电荷转移，这对于该材料实现高容量和高能量密度起到了重要作用。此外，石墨烯包覆还使得Zn²⁺扩散动力学以及电子传导过程显著加快。

参考文献

Zeyi Wu et al, Simultaneous Incorporation of V and Mn Element into Polyanionic NASICON for High Energy-Density and  Long-Lifespan Zn-Ion Storage, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200654

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200654?af=R