锌掺杂V10O24·12H2O正极材料提升水系锌离子电池倍率性能与循环稳定性研究

来自科研团队的研究人员通过锌掺杂策略优化V10O24·12H2O正极材料，显著提升水系锌离子电池（AZIBs）的电子导电性与结构稳定性。该研究实现了359 mAh/g的高比容量（0.1 A/g）及1110次循环后90 mAh/g的容量保持率，为低成本高安全性储能技术提供了新方案。

　　

研究团队开发了一种锌掺杂的V₁₀O₂₄·12H₂O（ZVO）正极材料，用于提升水系锌离子电池（Aqueous Zinc-Ion Batteries, AZIBs）的性能。通过水热合成技术，将锌原子引入钒氧骨架中，成功扩展层间距并增强电子导电性。密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）计算证实锌掺杂的热力学可行性，并揭示其促进电荷传输的机制。

实验结果表明，锌掺杂后的材料呈现束状棒形貌，锌含量达1.3%，钒的平均氧化态为4.86。基于ZVO正极的锌离子电池展现出卓越的电化学性能：在0.1 A/g电流密度下比容量高达359 mAh/g，即使在5 A/g高倍率下仍保持121 mAh/g。循环测试中，电池经历1110次充放电后容量保持在90 mAh/g，相当于未掺杂原始材料（VO）的初始容量水平。

该研究为解决AZIBs正极材料Zn²⁺嵌入/脱嵌可逆性差的问题提供了新思路，通过原子级掺杂策略同步优化导电性与结构稳定性，推动低成本、高安全性储能系统的发展。