用于水性锌离子电池（AZIB）的钒基阴极材料在大型储能器件中受到了广泛关注，但它们在插入和提取过程中的循环稳定性和Zn²⁺离子的缓慢扩散速率令人不满意，阻碍了进一步的商业应用。因此，开发具有稳定晶体结构和快速Zn²⁺存储的钒基阴极材料仍极具挑战性。在此，北京理工大学张志攀发现，Na₂CaV₄O₁₂（NCVO）纳米线是AZIB中具有优异电化学性能的阴极，同时具有高比容量（0.1 A g⁻¹时为443.2 mAh g^-1）和高平均电压平台（0.91 V），具有优异的能量密度（403.3 Wh kg⁻¹）和功率密度（1533 W kg^-1）。

本文要点：

1) 由于NCVO具有独特的开放晶体结构，具有交替排列的非活性层（[NaO₆]和[CaO₈]多面体）和活性层（[VO₄]四面体），因此在Zn²⁺插入过程中[VO₄]多面体的膨胀与非活性层的收缩达到很好地平衡，从而实现了长期循环稳定性（在10 A g⁻¹下5000和10000次循环后分别保持91.9%和80%的容量）。

2) 凭借NCVO阴极的电致变色特性，AZIB还可以在一系列场景下用于自适应伪装，为AZIB高性能阴极的未来发展提供了重要指导。

参考文献：

Qian Zhang et.al A Multi-Colored, Structure-Tolerant Vanadate Cathode for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries Adv. Energy Mater. 2024

DOI: 10.1002/aenm.202404597

https://doi.org/10.1002/aenm.202404597