水系鋅離子電池（ZIBs）因其低成本、環(huán)保、安全性高而受到廣泛關(guān)注。ZIBs中許多正極材料的電化學(xué)性能在循環(huán)過程中經(jīng)過電化學(xué)活化后得到了極大的改善，但其背后的機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

在此，中南大學(xué)潘安強(qiáng)教授、方國趙教授等人報(bào)道了水系鋅離子電池中氮氧化釩 (VN_xO_y )密堆積晶面中的電化學(xué)原位缺陷誘導(dǎo)。

通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，原來的致密結(jié)構(gòu)不適合插入Zn²⁺，而在初始電化學(xué)活化后具有高活性并伴隨著VN_xO_y密堆積晶面中的原位缺陷誘導(dǎo)并表現(xiàn)出有效的鋅離子存儲。

圖1. VN_xO_y的合成過程及XRD表征

正如預(yù)期的那樣，電化學(xué)活化后的VN_xO_y可以在1 A g^-1下達(dá)到231.4 mA hg^-1的高可逆容量，并且在10 A g^-1下循環(huán)穩(wěn)定性高達(dá)6000次，容量保持率為 94.3%。此外，3 M ZnSO₄電解液被證明有利于循環(huán)穩(wěn)定性。

這項(xiàng)工作進(jìn)一步闡明了釩基可充電ZIBs的原理，為理解電化學(xué)原位轉(zhuǎn)化以獲得用于水系鋅離子電池的高活性正極材料提供了新的見解。

圖2. VN_xO_y電極的電化學(xué)性能

In Situ Defect Induction in Close-Packed Lattice Plane for the Efficient Zinc Ion Storage, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202101944