以水系电解液和锌金属负极为特色的水系锌离子电池（AZIBs），因其固有的安全性、环保性和卓越的离子导电性而成为极具前景的候选者。然而，当前一代AZIBs因能量密度不足和循环稳定性不佳而受到限制。

在此，华中科技大学黄云辉、朱拉隆功大学秦家千、三峡大学曹金等人通过水热法合成了掺杂Sn4+的V3O7·H2O纳米带（Sn-V3O7·H2O）。研究证实，Sn4+的掺入作为层间支柱，不仅扩展了Zn2+扩散通道并加速了电化学动力学，而且还显著增强了V3O7·H2O框架的结构完整性。

基于此，Sn-V3O7·H2O正极展示了优异的电化学性能，包括在0.4-1.5V电压范围内0.1A g−1的高比容量408mAh g−1。此外，其在0.5A g−1下500次循环后保持全容量保持，并在5.0A g−1下6000次循环后保持89.3%的容量。

图1. Sn-V3O7·H2O正极的电池性能

总之，该工作提出了一种Sn4+掺杂的钒基正极材料（Sn-V3O7·H2O），用于水系锌离子电池（AZIBs）。结果显示，该正极在0.1 A g−1时显示出408 mAh g−1的高比容量，在5.0 A g−1下经过6000个循环后保持89.3%的容量，实现了317 Wh kg−1的高能量密度。

此外，作者系统地探索了Sn4+增强钒基正极稳定性的机制。在热力学上，Sn4+离子的引入降低了Sn-V3O7·H2O的形成能，并提高了VO2+离子的溶剂化能，从而增强了结构稳定性。

在动力学上，Sn4+的掺杂增强了材料的电导率，并扩展了Zn2+的扩散路径，有效抑制了钒的溶解。因此，该工作为理解钒基正极中的钒溶解现象提供了关键见解同时为设计高性能AZIBs的先进正极材料铺平了道路。

图2. 机制探究

Highly Stable Aqueous Zn‐Ion Batteries Achieved by Suppressing the Active Component Loss in Vanadium‐Based Cathode, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202404026