水系锌离子电池是一种很有前途的储能系统。但是，Zn²⁺的静电斥力大，且在水溶液中高度水化。水合Zn²⁺在层间的运动阻力较大，导致电化学动力学迟缓。更大的水合离子半径(4.3 Å)需要更大的扩散通道，在众多的正极材料中，氧化钒因其开阔的晶体结构为Zn²⁺提供了足够大的迁移通道。但也存在一些不可忽视的问题，如层状结构不稳定、电子导电性低等，导致循环容量和稳定性差。在钒基材料的层间间距中引入金属离子是增加层间间距、扩大扩散通道、提高离子导电性的常用策略。层间金属限域使得在不改变钒氧化物原有形态的情况下将金属离子限域在特定的层间距内成为可能。

近日，扬州大学庞欢教授与南京信息工程大学张一洲教授合作在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上发表了题为“Co-intercalation of Dual Charge Carriers in Metal-ion-confining Layered Vanadium Oxide Nanobelts for Aqueous Zinc-Ion Batteries.”的文章（Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.202216089）。以氧化钒纳米带为模板，在不改变原有形貌的情况下，获得了一系列基于金属离子限域纳米带的纳米材料(M_x-V₆O₁₃, M= Na, K, Ag, Ca, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Fe, Cr, Al等.)，并解释了层间距对电化学性能的影响。

本设计中得到的Al_2.65V₆O₁₃·2.07H₂O作为水系锌离子电池（AZIBs），其电化学性能得到显著提高，在1.0 A·g⁻¹时的初始容量达到571.7 mAh·g⁻¹。即使在5.0 A·g⁻¹的高电流密度下，初始容量仍可达到205.7 mAh·g⁻¹，2000次循环后容量保留率高达89.2%。该研究表明，金属离子限域纳米带可以显著改善储能应用，为提高AZIBs的电化学性能提供了新的途径。

第一作者是博士研究生吕婷婷同学。

作者团队：Tingting Lv, Guoyin Zhu, Shengyang Dong, Qingquan Kong, Yi Peng, Shu Jiang, Guangxun Zhang, Zilin Yang, Shengyang Yang, Xiaochen Dong, Huan Pang*, Yizhou Zhang*.

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202216089