具有弱相互作用能力的有机插层剂，用于高性能锌离子电池的负极晶格

《Advanced Functional Materials》：Organic Pre-Intercalator with Weak Interaction to Host Lattice for High-Performance Zn Ion Batteries

采用甲铵离子作为有机预插层剂，使Zn在钒氧化物中的实际容量提升至472 mAh/g（理论比87.71%）。研究表明Zn优先储存在顶点氧位，有机离子通过弱氢键连接基质，保留更多插层位点，同时促进质子传输实现20 A/g倍率，循环20000次容量稳定0.69 Ah。

　　

摘要

预插层工程在促进锌离子在氧化钒晶格中的插层动力学方面效果显著。然而，预插层氧化钒的实际容量仍远低于其理论值，这一差异的机制尚不明确。本文报道了使用甲基铵离子（CH₃NH₃⁺）作为有机预插层剂，实现了472.0 mAh g^?1的显著实际容量，相应的实际容量与理论容量之比高达87.71%。通过原位/体外表征和理论计算发现，晶格顶部的氧原子是锌离子（Zn²⁺）优先的存储位点。结果表明，有机离子主要通过弱氢键与晶格结合，而非之前预插层的无机离子所形成的强配位键，因此仍有更多可用的离子插入位点未被占据，从而接近理论容量。此外，CH₃NH₃⁺离子还能促进质子传输，实现高电流密度（20 A g^?1）。这种预插层策略还使得电池具有超长寿命（20,000次循环）和稳定的Ah级（0.69 Ah）容量。该研究为锌离子的插层化学过程及高能量锌离子电池的实际应用提供了深刻的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。