层状钒基化合物因低成本、高理论比容量和丰富的钒价态，是水系锌离子电池（AZIBs）正极材料的候选者，然而Zn²⁺离子的缓慢迁移和较差的循环稳定性限制了其在实际应用中的表现。
在此，扬州大学庞欢团队成功制备了一系列新型三维纳米花状正极材料（HAVO-MMo₆-X）。POMs独特的富电子结构加速了Zn²⁺在正极上的迁移，实现了高比容量。由于POMs和HAVO的协同支撑效应，HAVO-FeMo₆-50的层间距增加至约14.33 Å。
作者通过X射线吸收精细结构光谱分析了正极材料的配位环境，并结合原位和非原位表征技术揭示了Zn²⁺在充放电过程中的存储机制。此外，实验结果和DFT计算表明，POMs的引入具有双重作用：既提高了导电性，又降低了Zn²⁺的迁移势垒。
图1. HAVO-MMo₆-X的制备
总之，该工作通过将不同金属中心的多金属氧酸盐（POMs）引入HAVO的层间间距并精确控制POMs的数量，成功制备了一系列新型三维纳米花状材料（HAVO-MMo-X），并将其作为正极材料应用于水系锌离子电池（AZIBs）。
研究显示，富电子的POMs通过电子转移调节了钒金属中心的电子结构和化学环境，生成了低氧化态的V⁴⁺位点。混合价态的钒基中心使金属框架中的电子离域化，进一步促进了电荷转移，有利于HAVO-MMo-X正极材料的可逆氧化还原反应。
此外，POMs与HAVO之间的非共价相互作用显著增强了HAVO-MMo-X正极材料的结构和化学稳定性。基于此，HAVO-FeMo-50表现出更大的层间距和更均匀的形貌，从而提高了电化学活性，展现出高比容量（3 A·g⁻¹时为271 mAh·g⁻¹）和高度可逆的倍率性能。因此，该工作为POMs在储能系统中的应用提供了新的见解。
图2. 电池性能
Valence Engineering via Polyoxometalate-Induced on Vanadium Centers for Efficient Aqueous Zinc-Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202501728
庞欢 扬州大学教授，博士生导师，教育部青年长江学者(2018)；教育部新世纪优秀人才(2013)；江苏省杰出青年(2020)；英国皇家化学学会会士(2022)；全球高被引学者。EnergyChem管理编辑；任《国家科学评论》学科编辑组成员；多个期刊编委、青年编委学术兼职。主要从事基于配合物框架材料的能源化学研究。近年来以第一/通讯作者在《国家科学评论》、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed. 等期刊发表SCI论文400多篇，论文被引次数达2万次，H因子为90。