缺陷工程增强钒基氧化物储锌性能的研究进展

李文俊, 徐喜连, 李万瑞, 郑金帅, 路胜利

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材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (7) : 162-173. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000553
综述

缺陷工程增强钒基氧化物储锌性能的研究进展

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Research progress in defect engineering to enhance zinc storage properties of vanadium-based oxides

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摘要

水系锌离子电池（aqueous zinc-ion batteries，AZIBs）由于其高安全性、高理论比容量、低成本、制作简单等特点已经成为一种极具竞争力和发展前景的新型储能技术。近年来，钒基氧化物材料因其理论容量高、价态多样、电化学活性高等优点，已经被广泛用作AZIBs的正极材料。然而，电子导电性低、结构不稳定、动力学缓慢和储能机理复杂等问题，阻碍其在AZIBs中的进一步发展和应用。随着电极材料的不断优化和电极反应机理的深入探索，研究者发现，利用缺陷工程策略可以有效缓解上述问题，提升钒基氧化物正极材料的电化学性能。本文综述了钒基氧化物的储锌机理，探讨缺陷工程策略应用于水系锌离子电池钒基氧化物正极材料的研究进展，对该策略提升其储锌性能的原因进行讨论和总结，并对缺陷工程未来的研究方向进行展望，旨在促进高性能锌离子电池的发展和实际应用。

Abstract

Aqueous zinc-ion batteries （AZIBs） have emerged as a highly competitive and promising new energy storage technology due to their high safety， high theoretical specific capacity， low cost， and simple fabrication process. In recent years， vanadium-based oxide materials have been widely used as cathode materials for AZIBs due to their high theoretical capacity， diverse valence states， and high electrochemical activity. However， challenges such as low electronic conductivity， structural instability， slow kinetics， and complex energy storage mechanisms hinder their further development and application in AZIBs. Recently， with the continuous optimization of electrode materials and the in-depth exploration of electrode reaction mechanisms， researchers discover that defect engineering strategies can effectively address these issues and enhance the electrochemical performance of vanadium-based oxide cathode materials. This review summarizes the zinc storage mechanisms of vanadium-based oxides， explores the research progress of applying defect engineering strategies to vanadium-based oxide cathode materials in aqueous zinc-ion batteries， discusses and summarizes the reasons for the improvement in zinc storage performance， and provides prospects for future research directions in defect engineering. The aim is to promote the development and practical application of high-performance zinc-ion batteries.

关键词

水系锌离子电池 / 钒基氧化物 / 储能机理 / 缺陷工程

Key words

aqueous zinc-ion battery / vanadium-based oxide / energy storage mechanism / defect engineering

中图分类号

TM91

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李文俊 , 徐喜连 , 李万瑞 , 等. 缺陷工程增强钒基氧化物储锌性能的研究进展. 材料工程. 2025, 53(7): 162-173 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000553
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浙江省教育厅一般科研项目(Y202352117)
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