近日，我校材料科学与工程学院冶金工程专业硕士研究生王旭日在材料领域顶级期刊Advanced Functional Materials在线发表了题为Magnesium Ion Doping and Micro-structural Engineering Assist NH₄V₄O₁₀ as A High-performance Aqueous Zinc Ion Battery Cathode的研究论文。开云官方注册-开云(中国)为论文第一完成单位，王旭日为论文第一作者，我校刘云建教授与山东高等技术研究院郭瑞强教授、广东工业大学李成超教授为共同通讯作者。

近期，水系锌离子电池作为最具潜力的锂离子电池替代品之一，受到广泛关注。在水性锌离子电池的设计中，阴极材料是限制电池整体容量的关键部件。层状钒酸铵材料由于其小分子量和大离子半径而表现出显著的质量比容量和离子传输速率，而Zn²⁺和V-O间的强静电相互作用以及N-H.…O键的脆弱离子键阻碍了它们的发展。在该工作中，刘云建团队创新性地设计了具有3D花瓣状形貌的Mg²⁺掺杂NH₄V₄O₁₀正极材料，以降低迁移能垒并抑制胺的溶解。

由于三维花状形态以及Mg²⁺和结构水的共同作用，Zn²⁺和V-O间的静电相互作用减弱，并构建了额外的离子通道，降低了锌离子迁移能垒。预插层的Mg²⁺增强了结构的稳定性，并抑制了不可逆脱氨过程，使该材料获得优异的循环稳定性。实验数据表明，适量的Mg²⁺掺杂可以显著提高NH₄V₄O₁₀正极材料的放电容量、循环稳定性及倍率性能。改性后的NH₄V₄O₁₀正极材料，展现出优秀的循环稳定性（在10A g^-1电流密度下经过5000次循环后具有90.2%的容量保持率）及良好的倍率性能（25A g^-1电流密度下放电比容量达到118mAh g^-1）。同时，该研究团队通过采用丰富的表征手段深入研究了镁离子掺杂与形貌调控的作用机理及影响规律，并验证了该材料Zn²⁺/H₂O共插层的储锌机制。

该研究获得国家自然科学基金、中国博士后科学基金、江苏省优秀博士后计划和江苏省博士后科学基金项目的资助。（材料学院）

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202306205