10月4日消息，南京航空航天大学等团队在《Advanced Functional Materials》发表水系锌离子电池正极研究，提出通过镍离子调控水合钒氧化物的部分重构，兼顾Zn²⁺快速传输和层状结构耐久性。研究采用一步高温混合水热策略，在240℃、1小时内，将葡萄糖诱导的V₂O₅还原重构与Ni²⁺同步引入结合起来，制得Ni调控的H₂V₃O₈衍生水合钒氧化物，并将其命名为NiVOH。

理论计算对五种客体阳离子进行筛选，结果显示Ni²⁺具有较低的Zn²⁺迁移能垒，并能在费米能级附近形成更有利的电子态。结构分析表明，NiVOH同时包含H₂V₃O₈和含镍水合区域，并具有更多结构水以及与氧空位相关的缺陷；这种区域平衡的结构保留了可利用的水合层间空间，同时限制充放电过程中的结构变形。

电化学测试显示，NiVOH在0.1 A/g下循环50次后可逆容量为433.4 mAh/g；在更高的10 A/g电流密度下，循环6000次后仍保持282.6 mAh/g。这组数据说明，材料在高倍率和长循环之间取得了兼顾：低倍率下可提供较高容量，高倍率长期循环时仍保持较好的容量水平。

研究团队还利用原位X射线衍射和实时光纤应变监测，观察到可逆的晶格呼吸过程以及明显降低的电极级应变波动。该结果把宏观循环稳定性与层间结构变化联系起来。与单纯增加层间距不同，这项工作通过受控部分重构和客体离子调节，同时处理锌离子迁移、电子态和机械稳定性问题。需要注意的是，论文数据来自实验室水系电池测试，后续仍需在高面容量、低电解液用量和规模化电极制造条件下验证。 （来源：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics）