由于其固有的安全性、低成本和高能量密度，水系锌离子电池（ZIBs）是电网规模储能的有前途的候选储能技术。钒（V）基材料被广泛用作ZIBs的正极，尤其是A₂V6O₁₆∙nH₂O（AVO，A=NH₄⁺，Na，K）。然而，AVO存在严重的溶解、相变和狭窄的通道间距(约3 Å)，导致其循环稳定性和倍率性能比较差。

近日，中科院大连化物所杨维慎研究员报道了一种杂多酸ZnV₆O₁₆·8H₂O（ZVO），用于RAZIBs的高性能正极材料。

文章要点

1）研究人员采用离子交换诱导相变的新方法，以AVO前驱体为原料，成功地合成了独特的ZVO。在用锌离子置换A的过程中，H2O进入层间，使间距增加到6 Å，而由AVO中的[VO₅]方形棱锥体和[VO₆]八面体组成的V₆O₁₆层(记为V₆O₁₆-AVO)转变为由ZVO中的[VO₆]八面体组成的稳定的V₆O₁₆层(记为V₆O₁₆-ZVO)。

2）研究人员通过强有力的证据和深入的基础分析，证明了ZVO中高的层间距和独特的V₆O₁₆层使ZVO具有超高倍率性能和超长的循环寿命。构建的ZVO正极在0.3和15 A g-1时的容量分别为365和170 mAh g-1，而在0.3 A g-1下，300次循环和15 A g-1下，10000次循环后的容量保持率分别为86%和70%，明显优于常规AVO。

3）此外，研究人员还揭示了B离子在水溶液中的溶剂化行为比NH₄⁺离子更强的溶剂化行为，也可以从(NH₄)₂V₆O₁₆·1.5H₂O前驱体中通过离子交换的方法得到BV₆O₁₆·9H₂O（B=Mg、Ca、Cu）。

参考文献

Kaiyue Zhu, et al, Hewettite ZnV₆O₁₆·8H₂O with Remarkably Stable Layers and Ultralarge Interlayer Spacing for High-Performance Aqueous Zn-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202213368

https://doi.org/10.1002/anie.202213368