低成本、安全、能量密度高是化学电池大规模储能应用的追求目标。锂离子电池是目前最常用的商用储能器件，但是锂资源的匮乏、环境和安全性等问题严重限制了锂离子电池的进一步发展。近年来，Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺和Al³⁺等水系电池用于储能被广泛研究报道。相比锂离子电池，水系储能具有价格低廉、环境友好和安全性高等优势。其中，锌离子电池因具有突出的容量和能量密度而成为近年来水系电池研究的热点。钒基电极材料作为锌离子电池典型的正极材料，以其高容量和良好的循环稳定性在锌离子电池中得到了广泛的关注和研究。但如何利用简单、高效、低成本的方法制备钒基材料，将其推向商业化应用依然是钒基材料作为锌离子电池电极材料未来实用化亟待解决的瓶颈之一。

近期，华中师范大学物理科学与技术学院黄新堂教授课题组和河北大学物理科学与技术学院朱前程博士等人提出了一种利用机械力诱导商用五氧化二钒产生氧空位的方法。该工作利用简单、易操作且低成本的球磨法制备了含氧空位的五氧化二钒粉末。经研究发现，在机械球磨过程中自然产生的机械力能够对五氧化二钒晶体造成强力的挤压，使得商用五氧化二钒失氧，从而产生氧空位。进一步研究表明机械力能够使得五氧化二钒产生约7%的氧空位含量。研究者通过电化学测试、各类表征手段以及理论计算证明了氧空位的五氧化二钒可以大大提高锌离子的扩散迁移速率，降低迁移能垒，从而提高商用五氧化二钒的储锌能力。电化学性能测试显示含氧空位商用五氧化二钒(Ov-V₂O₅)储锌容量明显高于未处理的商用五氧化二钒，且在不加任何形貌控制和复杂材料制备情况下，使得商用五氧化二钒容量超过400 mAh/g，循环稳定性可达2500次。

未来，使用低成本、易操作的合成方法制备性能优良的锌离子电池正极材料将是实现可大规模生产且成本低廉的锌离子电池的有效途径。

论文信息：

Oxygen Vacancies of Commercial V2O5 Induced by Mechanical Force to Enhance the Diffusion of Zinc Ions in Aqueous Zinc Battery

Danyang Zhao, Qiancheng Zhu*, Xiaohui Li, Menghan Dun, Yin Wang and Xintang Huang*

本文第一作者为华中师范大学博士研究生赵丹阳，通讯作者为华中师范大学黄新堂教授和河北大学特聘教授朱前程博士。

Batteries＆Supercaps

DOI: 10.1002/batt.202100341