水系锌离子电池具有安全性高、成本低、锌储量丰富的特点，受到了广泛关注。开发低成本、高容量正极材料一直是锌离子电池研究领域的难点。目前，钒基材料具有多价离子反应机制、高容量的特点，是一种有研究前景的正极材料，但其块体材料存在反应活性位点少、电子导电低、体积膨胀等问题，导致容量低、循环性能差。因此，急需发展高容量、高倍率、长寿命的钒基正极材料，来满足锌离子电池应用的需求。
为解决这一问题，该团队发展了一种二维模板离子吸附策略，将无定形V2O5均匀生长于高导电的石墨烯表面，获得了一种超薄V2O5/石墨烯（A-V2O5/G）二维异质结新材料，充分结合无定形V2O5本身丰富的活性位点、离子扩散路径短的优点和石墨烯高导电性、良好机械稳定性的优点，实现了高效离子-电子协同传输，获得了高容量、高倍率、长寿命、高安全性的水系锌离子电池。在0.1 A/g的电流密度下，具有489 mAh/g的高容量，远高于目前报道的锌离子电池的比容量。同时表现出优异的倍率性能，在大电流70 A/g时，仍保持高达123 mAh/g的容量。此外，以V2O5/石墨烯异质结为正极，构建了平面化微型锌离子电池，该电池具有高体积容量、长寿命以及良好的集成特性，证明了其作为高安全性、低成本、可穿戴储能器件的潜力。该工作为发展高效电子-离子协同增强的二维异质结材料提供了新策略，为构建高效电化学能源器件提供了新思路。
相关研究成果发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。上述工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目等的资助。（文/图 王潇）
