江苏大学刘云建等AM：多共价键的协同作用实现高性能水系锌离子电池正极材料的工业级面密度与宽温适应性

背景：在碳中和与能源转型背景下，水系锌离子电池因其安全、低成本等优势成为电网储能的理想候选，但其正极材料存在与Zn²⁺作用强、结构不稳定等问题，现有优化策略多为单参数调控，难以兼顾高能量密度、高功率与长循环寿命，尤其在工业级高面密度和宽温条件下性能亟待提升。研究目的：本研究旨在通过首创的协同多共价键工程策略，在钒氧化物中精准构建O─N─O与N─V共价键，以协同优化离子传输与结构稳定性，突破水系锌离子电池正极材料的性能瓶颈，实现工业级面密度与宽温适应性。结论：制备的MCB-VOₓ正极材料展现出优异性能，在0.1 A g⁻¹下比容量达624 mAh g⁻¹，20 A g⁻¹下循环10000次容量保持率73%，在≥7 mg cm⁻²高面密度下容量达504 mAh g⁻¹，且在0℃至60℃宽温范围保持稳定。机理表明，O─N─O键通过静电屏蔽降低Zn²⁺扩散势垒并提供动态活性位点，N─V键作为结构钉扎抑制钒溶剂化，二者协同作用实现了Zn²⁺/H⁺共嵌脱机制，为高性能水系锌离子电池正极开发提供了全新设计范式。