60000次循环！昆士兰科技大学廖婷&孙子其，最新Nature子刊 | 水性锌离子电池新进展！

本文针对水性锌离子电池（AZIBs）正极材料在循环过程中结构不稳定的问题展开研究。背景部分指出，钒基氧化物（如V2O3）因其高比能量成为有前景的正极材料，但V-O键在长期循环中的不稳定性导致钒溶解和结构退化，限制了其实际应用。研究目的旨在通过调控V2O3的电子态，增强共价相互作用，以提高正极的高压稳定性。作者引入氟（F）到V-O骨架，诱导不对称电子分布，增强V 3d与O 2p轨道的重叠，强化π键和σ键，从而提高V-O键的共价性。共价性的提高降低了轴向氧原子的碱性，抑制了质子攻击和高压下的结构畸变。结论表明，F掺杂的V2O3正极（F-V2O3）在3 A g⁻¹电流密度下经过60,000次循环后容量保持率达80%；安时级软包电池在50 mA g⁻¹下提供95 Wh kg⁻¹的比能量，且输出电压为3.7 V的软包电池组成功驱动了无人机。本研究阐明了共价性工程在稳定氧化物正极中的关键作用，为设计高性能、可持续的水系锌离子电池提供了新策略。