水系锌离子电池具有环保和高安全性的优点，是替代锂离子电池应用于大规模储能系统的重要储能装置。然而，由于锌离子在材料内部迁移缓慢，获取高性能的正极材料较为困难。传统导电复合材料虽然能解决上述问题，却降低了电池的能量密度。鉴于此，本院许雪娜博士、宋明副教授与山东大学和澳大利亚卧龙岗大学合作，通过制备氮间隙掺杂的V2O5成功提高了V2O5正极材料的电化学性能。研究表明，N的掺杂降低了V2O5的带隙能，从而提高了材料的电子导电性，并减弱了V2O5对Zn2+扩散的束缚。进一步的理论计算证明，N掺杂可降低材料的扩散能垒，并将Zn2+扩散路径从垂直层间扩散转变为平面层内扩散。同时，N与材料层内的连接，可以稳定V2O5层，防止其在循环过程中滑移。得益于这些改进，N掺杂V2O5表现出优异的倍率性能和循环性能。该工作发表在一区期刊Chemical Engineering Journal上，影响因子16.744。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138770