层状V₂O₅是可充电水系锌基电池(RAZB)的星形正极材料，因为钒具有丰富的氧化还原化学性质，通常通过边缘位置的Zn²⁺（脱）嵌入表现出二维离子扩散机制，但受到惰性的困扰基面。

在这里，北京科技大学Yongchang Liu，Xuanhui Qu，河北大学Ning Zhang创新地制备了在碳布上垂直生长的分层多孔V₂O₅纳米片（V₂O₅/C），其中具有晶格缺陷的多孔结构成功解锁了V₂O₅基面，以提供额外的离子扩散通道和丰富的活性位点。

文章要点

1）配制的15 m LiTFSI + 1 m Zn(CF₃SO₃)₂水溶液电解质中，多孔V₂O₅/C电极首次实现了沿V₂O₅的c轴和ab平面的高效和超快3D Li⁺/Zn²⁺共嵌入/脱出行为，正如系统的非原位分析、多种电化学测量和理论计算所阐明的那样。

2）实验结果显示，多孔V₂O₅/C电极在RAZB中具有出色的高倍率能力（高达100 A g⁻¹）和超长循环耐久性（15000次循环）。最后，采用多孔V₂O₅/C阴极的准固态可穿戴可充电锌电池即使在严重变形和低温下也表现出可观的性能。

这项工作实现了概念上的突破，其代表是将层状阴极中的传统2D离子传输升级为更容易的3D扩散，用于设计高性能电池电化学。

参考文献：

Tianhao Wang, et al, Ultrafast 3D Hybrid-Ion Transport in Porous V₂O₅ Cathodes for Superior-Rate Rechargeable Aqueous Zinc Batteries, Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202204358

https://doi.org/10.1002/aenm.202204358

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