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層狀釩酸銨材料由于分子量小、離子半徑大，因此具有顯著的重量比容量和離子傳輸速率。然而，Zn²⁺和V-O鍵的強靜電相互作用以及N-H…O鍵的脆弱離子鍵阻礙了它們的發展。

圖1 材料制備及表征

廣東工業大學李成超、山東高等技術研究院郭瑞強、江蘇大學劉云建等報告了摻入Mg²⁺的NH₄V₄O₁₀材料，其伴有花狀形貌，可降低遷移能壘并抑制胺的溶解。研究顯示，由于三維花狀形貌以及Mg²⁺和結構水的共同作用，Zn²⁺…V-O的結合顯著增強，并構建了額外的離子通道。

此外，預鈍化的Mg²⁺增強了結構的完整性，防止了不可逆脫氨，從而獲得了極佳的循環穩定性。密度泛函理論（DFT）計算證實，MNVO提供了更平滑的Zn²⁺擴散路徑，遷移障礙更低。

圖2 電化學性能研究

得益于這些優勢，MNVO正極在0.1 A g^-1條件下顯示出410 mAh g^-1的高比容量、令人滿意的循環穩定性（在10 A g^-1條件下經過5000次循環后，容量保持率為 90.2%）以及0.4-1.5 V內的倍率能力（25 A g^-1條件下為118 mAh g^-1）。此外，作者還通過多重分析研究了MNVO正極的鋅離子存儲機制。

總體而言，這項工作為獲得水系可充鋅離子電池和其他金屬離子電池的高性能正極提供了一個很有前景的方向。

圖3 動力學研究

Magnesium Ion Doping and Micro-Structural Engineering Assist NH4V4O10 as a High-Performance Aqueous Zinc Ion Battery Cathode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202306205

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