尽管层状钒氧化物在钠离子电池（SIBs）中已被广泛研究，但其体相结构的不稳定性、缓慢的电子/离子转移动力学以及活性位点不足等问题阻碍了其更广泛应用。

在此，华南理工大学刘军、郭鑫等人提出了一种新型协同策略，即通过将Na⁺嵌入到深层的V-O层（记为D-NVOₓ）中来调控VO的电子结构进而导致显著的结构变化，比如晶格间距增大、产生大量氧空位以及V-O层无序化。

综合分析表征及理论计算表明，该种协同作用引发了可逆的Na⁺赝电容插层，并重构了低能垒通道，从而加速了Na⁺扩散动力学。此外，氧空位极大地提高了电子导电性并增强了结构稳定性。结晶度降低和晶格畸变产生了致密的纳米界面，有可能拓宽扩散通道，并为Na⁺的快速表面存储提供额外的活性位点。

基于此，D-NVOₓ电极实现了高比容量（在0.05 A g⁻¹下为505 mAh g⁻¹）、出色的循环稳定性（在2.0 A g⁻¹下经过2000次循环后容量保持率达96%）以及优异的倍率性能（在5.0 A g⁻¹下为280 mAh g⁻¹）。

图1. 钠掺杂VO纳米片的合成机制

总之，该工作提出了一种有效的协同策略来调控钒氧化物的电子结构，使其能够实现可逆且快速的赝电容多电子反应。DFT计算可知，该通过深层钠离子柱撑进行的协同调控有效地抑制了相变，引发了可逆的钠离子赝电容插层，并重构了低能垒通道，实现了优异的电子和钠离子传输。同时，氧空位极大地增强了电子导电性并强化了结构稳定性。结晶度降低和晶格畸变产生了众多纳米界面，为钠离子的快速表面存储提供了额外的活性位点。

由于其结构优势，D-NVOₓ负极展现出了高可逆比容量（在0.05 A g⁻¹下为505 mAh g⁻¹）、出色的长期循环性能（在2.0 A g⁻¹下经过2000次循环后容量保持率达96%）以及卓越的倍率性能（在5.0 A g⁻¹下仍能保持280 mAh g⁻¹的高容量），超过了大多数过渡金属氧化物电极。因此，该工作提供了一种可行的策略，用以解决层状氧化物材料在动力学和反应可逆性方面的固有局限，为开发高性能钠离子电池负极材料铺平了道路。

图2 VO、D-KVOₓ和D-NVOₓ的电化学性能

Deep Layer Pillaring Reinforced Electronic States and Structural Defects Toward High‐Performance Sodium Ion Battery,Advanced Energy Materials2024 DOI: 10.1002/aenm.202404685