综述：钒基氧化物作为水系锌离子电池正极材料的研究进展

这篇综述系统阐述了钒基氧化物（vanadium-based oxides）在水系锌离子电池（AZIBs）中的研究进展，重点分析了其多价态（V2+-V5+）、多样化结构（层状/隧道/尖晶石）和Zn2+/H+协同存储机制，并探讨了形貌优化、晶格调控等改性策略，为开发高能量密度、长循环稳定性的绿色储能体系提供理论指导。

　　

钒基氧化物的结构特性与储能机制

钒基氧化物凭借其独特的晶体结构成为AZIBs理想的正极材料。层状结构如V₂O₅具有可调节的层间距（通常＞4?），能有效降低Zn²⁺扩散能垒；隧道结构如Zn₃V₃O₈通过刚性框架缓冲体积变化；而尖晶石型结构则表现出优异的离子导电性。储能机制主要涉及三种路径：Zn²⁺嵌入/脱嵌、Zn²⁺/H⁺协同插入以及化学转化反应，其中V⁴⁺/V⁵⁺的氧化还原反应贡献了高达400 mAh g^-1的理论容量。

材料改性策略突破性能瓶颈

针对钒基氧化物导电性差、溶解副反应等问题，研究者开发了多维改性方案：

1. 形貌优化：构建纳米片/纳米线阵列增大电极-电解液接触面积，如三维多孔V₂O₅可将倍率性能提升3倍；
2. 晶格工程：通过预嵌Na⁺、K⁺等扩大层间距，使Zn²⁺扩散系数提高至10^-8 cm² s^-1；
3. 异质结构：V₂O₅@石墨烯复合物利用界面电场加速电荷传输，循环1000次后容量保持率达92%。

挑战与未来方向

当前研究仍面临电解液-电极界面副反应、钒溶解等关键挑战。未来需结合原位表征技术（如同步辐射XAS）解析Zn²⁺存储的动态过程，并开发低成本的溶液法制备工艺。通过调控氧空位浓度和表面羟基化修饰，有望实现能量密度＞300 Wh kg^-1的实用化目标。