协同作用的Zn2+脱溶剂化与扩散加速机制，用于低温环境下高性能水系锌电池的开发

《Nanoscale》：Synergistic Zn2+ desolvation and diffusion acceleration for high-performance aqueous zinc batteries at low temperature

水系锌电池低温性能优化研究。通过苯基丁胺分子插层构建VO-PBA复合阴极，既扩大层间距加速Zn2+扩散，又降低溶剂化脱附能垒抑制副反应。密度泛函理论计算证实其迁移路径更优、导电性增强。在-30℃下实现201 mAh/g容量和1000次循环无衰减。该方案为低温水系锌电池提供新优化策略。

　　

水系锌电池（AZBs）在零下温度下性能严重下降，这是由于锌离子（Zn²⁺）的脱溶剂化动力学缓慢、离子扩散受限以及传统正极的结构不稳定所致。本文中，将苯基丁胺（PBA）分子嵌入层状V₂O₅结构中，制备出具有双重功能机制的VO-PBA正极，用于提升低温环境下AZBs的性能。预先嵌入的PBA分子作为结构支撑，有效扩大了层间间距，显著增强了锌离子的扩散速率。同时，VO-PBA通过降低脱溶剂化能垒，促进了[Zn(H₂O)₆²⁺]的脱溶剂化过程，从而减少了过量的水分子（H₂O）的插入。密度泛函理论计算进一步证实了VO-PBA中锌离子迁移路径的顺畅性以及电子导电性的提升。凭借这些协同效应，VO-PBA正极在低温下表现出优异的性能：在0.1 A g^?1的电流密度下，其容量可达201 mAh g^?1；在-30 °C、1 A g^?1