钒（V）基氧化物作为水系锌离子电池（AZIB）的正极材料，长期面临Zn²⁺扩散动力学缓慢和钒元素溶解等问题，导致AZIB容量迅速衰减和循环寿命有限。

近日，西北工业大学黄维院士团队刘正清副教授课题组基于结晶Zn_0.25V₂O₅（c-ZVO）提出了一种超快速、简便的胶体化学合成策略，成功制备了a-ZVO@MoS₂核壳异质结构。通过精细设计原子层厚度的MoS₂作为人工界面，并将其均匀包覆在非晶态a-ZVO表面，有效抑制了钒元素的溶解，为高性能AZIB非晶态正极的设计提供了新方法。相关研究成果以题为“Ultrafast Tailoring Amorphous Zn0.25V2O5 with Precision-Engineered Artificial Atomic-Layer 1T′-MoS2 Cathode Electrolyte Interphase for Advanced Aqueous Zinc-Ion Batteries”发表在Angewandte Chemie International Edition上。

在这项研究中，研究团队通过对预合成的c-ZVO纳米带进行热处理与原位包覆，成功实现了钒氧化物从晶体向非晶态的转变，并在其表面原位均匀生长了原子层厚度的MoS₂人工界面。所定制的a-ZVO非晶结构为Zn²⁺提供了更多的传输途径和活性位点，显著提高了充/放电过程中的Zn²⁺扩散动力学，降低扩散能垒。与此同时，作为人工正极电解质界面的半金属1T′相MoS₂不仅改善了电极的电子传输效率，还有效抑制了a-ZVO的钒溶解。因此，在超低电流密度（0.05 A g^-1）下，所制备的a-ZVO@MoS₂以及由商业c-V₂O₅衍生的a-V₂O₅@MoS₂展现出了优异的循环稳定性，并保持良好的倍率能力和容量保持率。这项研究为钒溶解的抑制以及非晶正极的设计提供了全新思路。

图1. a-ZVO@MoS₂作为AZIBs正极的示意图

该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、陕西省自然科学基础研究计划项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202413173。

（文字：刘正清 审核：王学文）