水系锌离子电池凭借安全、无毒以及较高的理论容量，成为最具潜力的《凯发体育下载手机网址》可持续储能技术之一。在众多水系锌离子电池电极材料中，层状钒氧化物具有晶体结构可调、容量高等特点，是现阶段广泛研究的正极材料。基于离子或分子预插层策略可以有效解决正极材料的晶格空间不足、电子传导性低等问题，从而进一步提升电池性能。然而，目前对插层型正极材料的研究多关注于层间空间膨胀对容量的贡献。因此，发展先进的原位表征技术，从原子轨道方面深入理解由插层剂引起的电极材料内在结构变化，是未来高性能正极材料设计和开发的关键所在。
科研人员发挥同步辐射光源综合性实验平台的优势，结合多种原位与非原位同步辐射谱学实验技术，深入揭示了铵根离子插层，以及充放电过程中的可逆演变规律。研究发现，铵根离子插层在很大程度上诱发了钒—氧键的结构畸变，进一步导致电子结构的重排，促使轨道中空态的占据。这种轨道占据极大地提高了材料的电导率，联合铵根离子插层后拓宽的层间距，从而显著加速了锌离子的转移，实现了锌离子电池的超高倍率性能。测试结果表明，在电流密度为200倍率时，铵根插层五氧化二钒正极材料的比容量仍维持在101.0毫安时每克，且充电时间仅需18秒。
