前言

2025年9月8日，能源环境材料领域的顶刊《Advanced Functional Materials》（影响因子19.0）在线刊发了我院中方导师、能源与动力工程学院新能源科学与工程系温昶副教授团队题为“Dual Regulation of Bulk Heterostructure and Engineered Cathode-Electrolyte Interphase in Vanadium Cathodes for Durable Zinc Storage”（ 钒正极体相异质结构与正极-电解质界面双重调控以实现长寿命锌存储）的论文。

水系锌离子电池凭借高安全性、低成本及环境友好等优势，在下一代大规模储能系统中彰显出巨1大应用潜力。不过，作为其核心组件的钒基正极材料，在实际应用中却面临两大瓶颈：实际容量远低于理论值，且在低电流密度下循环寿命欠佳，这严重制约了该类电池的商业化进程。

为解决上述挑战，温昶老师创新性地提出了一种“体相-界面”协同调控策略。首先通过精巧的材料设计，构建了一种富含V3+的CaV2O4-V2O3多孔异质结构（CaVO-4），该结构在电化学过程中可被深度“激活”，转变为高活性的新物相。与此同时，巧妙利用电解液中的硫酸根离子（SO42-），与循环过程中从正极材料中释放的钙离子（Ca2+）发生原位反应，动态生成一层致密、稳定的CaSO4·2H2O正极-电解质界面（CEI）保护膜。

这一原位形成的界面层兼具 “激活” 与 “保护” 双重功能。它既显著提升正极材料容量与 Zn2+传输速率，又有效抑制活性物质在循环中的溶解与结构坍塌，从而保障循环稳定性。这种独特的体相激活与界面自优化协同机制，让电池展现出卓越的电化学性能：在 0.2 A g-1的电流密度下，比容量高达479.2 mAh g-1；即便在20 A g-1的超高电流密度下，仍能保持424.4 mAh g-1的比容量。在循环稳定性方面，0.5 A g-1 电流密度下循环 300 次后，容量保持率高达 89.3%，远超传统钒基正极材料；而在20 A g-1 的严苛条件下进行超长循环测试，5000 次循环后容量保持率仍有约90.4%。    

该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和rabey雷竞技分析测试中心的支持。新能源科学与工程系22级本科生吴钰婷、卫一冰参与了此项研究工作，该研究方向的相关成果还支撑本科生团队斩获 2025 年第七届全国大学生可再生能源优秀科技作品竞赛特等奖和第 18 届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛二等奖。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202518162