应用于水系锌离子电池正极的钒基材料和锰基材料的形貌调控

水系锌离子电池正极工程与形貌调控的总体策略

本组从水系锌离子电池正极工程和共性储能机制出发,讨论高能量密度、离子预嵌入与掺杂、电极架构设计及离子/电子传输优化等总体策略,为钒基和锰基正极的形貌调控提供统一的理论背景和方法框架。

钒基正极材料的结构—形貌调控综述与设计原则

本组均为钒基水系锌离子电池正极的综述或系统性总结,覆盖钒氧化物、钒酸盐和相关复合体系的晶体结构、层状/隧道构型、储锌机制及结构失稳、钒溶解和导电性不足等问题,并归纳纳米化、预嵌入、元素掺杂、缺陷工程、碳复合与界面调控等形貌和结构设计原则。

锰基正极材料的晶型、形貌设计与结构稳定化综述

本组文献集中综述锰基尤其是MnO₂正极的晶型、层状或隧道结构、纳米形貌及储锌机制,系统分析锰溶解、结构坍塌、低电子电导率和反应动力学缓慢等瓶颈,并总结掺杂、缺陷、表面工程、复合构筑和形貌优化等稳定化路径。

锰基正极形貌演化与锌离子嵌入机制

该文献专门研究MnO₂正极中的Zn²⁺/H⁺嵌入化学、相变及循环过程中的形貌演化,强调初始形貌、界面反应和动态结构重构之间的关联,适合作为锰基材料形貌—反应机制关系的独立分组。

钒锰基正极与碳基载体的层状复合形貌调控

本组跨越钒基和锰基正极,重点讨论CNT、石墨烯氧化物、MOF衍生碳和MXene等导电载体,以及层间水、层状结构和复合界面对电子/离子传输、活性位点暴露和结构稳定性的协同作用,体现两类材料可共用的复合形貌调控思路。

含水层状钒基正极的层间扩展与多级孔结构调控

本组聚焦层状、含水或多级孔道钒基正极,通过Cu/Mn/Al等离子调控、乙二醇诱导、水分子与聚苯胺扩层、还原处理及海绵状/木耳状多孔结构构筑,扩大层间距、改善孔道连通性并增加活性位点,从而强化Zn²⁺扩散和层状骨架稳定性。

钒基正极的纳米化、碳限域与三维异质架构构筑

本组通过碳包覆或限域、纳米片/纳米带、三维多孔结构、花状分级形貌和异质界面等手段调节钒基正极的颗粒尺寸、孔道结构、界面接触和活性位点暴露,重点解决电子传输受限、Zn²⁺扩散迟缓及循环中的结构破坏问题。

钒基正极的离子预嵌入、元素掺杂与缺陷诱导调控

本组利用K⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Co等离子预嵌入或掺杂,并结合氧空位、钒空位等缺陷工程,扩大钒基材料层间距、稳定层状骨架、调节电子结构和降低Zn²⁺扩散能垒。其核心是通过化学组成和缺陷调控诱导并稳定有利的微观形貌。

钒基正极的电化学相变、动态形貌演化与动力学强化

本组关注钒基正极在充放电过程中的相变、形貌演化、活性位点变化、钒溶解与容量衰减,并研究原位电化学活化、碳限域、缺陷构筑和Mo掺杂等策略对动态结构重构和反应动力学的影响,突出形貌调控的时变特征。

锰基正极的晶型选择、分级形貌与缺陷结构调控

本组围绕锰基氧化物的晶型选择、层状结构、分级微球、介孔形貌、氧空位、晶格水和金属离子协同调控展开,重点考察形貌与微观结构对Zn²⁺/H⁺扩散、应力缓冲、活性位点暴露、锰溶解抑制和循环稳定性的影响。

锰基正极的一维、空心、薄膜与层状超结构构筑

本组集中展示锰基正极的具体多维形貌构筑,包括一维MnSe纳米棒、手风琴状MnO@C层级结构、Mn₃O₄薄膜、无定形Mn–Fe氧化物空心结构和氢键增强层状超结构,重点利用短扩散路径、空腔缓冲、柔性界面和稳定超结构改善离子传输、电子导电性及抗溶解能力。

应用于水系锌离子电池正极的钒基材料和锰基材料的形貌调控

合并后形成十个相互并列的研究方向,整体遵循“共性正极工程—钒基与锰基综述—具体形貌调控—动态反应机制”的逻辑。钒基部分进一步区分为层间扩展与多级孔结构、纳米化/碳限域/三维异质架构、离子预嵌入与缺陷调控,以及电化学动态相变;锰基部分则区分综述与机制研究、晶型/分级形貌/缺陷调控,以及一维、空心、薄膜和层状超结构。该分组覆盖层间距调节、纳米化、孔道与空心结构、碳复合、异质界面、晶型控制、离子掺杂、氧空位和原位结构重构等主要形貌调控路线,并对应解决Zn²⁺扩散迟缓、电子导电性不足、钒或锰溶解及循环结构坍塌等关键问题。

共 63 篇文献,11 个研究方向
水系锌离子电池正极工程与形貌调控的总体策略
本组从水系锌离子电池正极工程和共性储能机制出发,讨论高能量密度、离子预嵌入与掺杂、电极架构设计及离子/电子传输优化等总体策略,为钒基和锰基正极的形貌调控提供统一的理论背景和方法框架。相关文献:Na Liu et. al, 2020 等 5 篇文献
钒基正极材料的结构—形貌调控综述与设计原则
本组均为钒基水系锌离子电池正极的综述或系统性总结,覆盖钒氧化物、钒酸盐和相关复合体系的晶体结构、层状/隧道构型、储锌机制及结构失稳、钒溶解和导电性不足等问题,并归纳纳米化、预嵌入、元素掺杂、缺陷工程、碳复合与界面调控等形貌和结构设计原则。相关文献:Min Chen et. al, 2023 等 11 篇文献
锰基正极材料的晶型、形貌设计与结构稳定化综述
本组文献集中综述锰基尤其是MnO₂正极的晶型、层状或隧道结构、纳米形貌及储锌机制,系统分析锰溶解、结构坍塌、低电子电导率和反应动力学缓慢等瓶颈,并总结掺杂、缺陷、表面工程、复合构筑和形貌优化等稳定化路径。相关文献:N. Parveen et. al, 2021 等 9 篇文献
锰基正极形貌演化与锌离子嵌入机制
该文献专门研究MnO₂正极中的Zn²⁺/H⁺嵌入化学、相变及循环过程中的形貌演化,强调初始形貌、界面反应和动态结构重构之间的关联,适合作为锰基材料形貌—反应机制关系的独立分组。相关文献:Yifei Yuan et. al, 2022
钒锰基正极与碳基载体的层状复合形貌调控
本组跨越钒基和锰基正极,重点讨论CNT、石墨烯氧化物、MOF衍生碳和MXene等导电载体,以及层间水、层状结构和复合界面对电子/离子传输、活性位点暴露和结构稳定性的协同作用,体现两类材料可共用的复合形貌调控思路。相关文献:Tao Song et. al, 2025 等 2 篇文献
含水层状钒基正极的层间扩展与多级孔结构调控
本组聚焦层状、含水或多级孔道钒基正极,通过Cu/Mn/Al等离子调控、乙二醇诱导、水分子与聚苯胺扩层、还原处理及海绵状/木耳状多孔结构构筑,扩大层间距、改善孔道连通性并增加活性位点,从而强化Zn²⁺扩散和层状骨架稳定性。相关文献:Patrick Dedetemo Kimilita (20604723) et. al, 2025 等 8 篇文献
钒基正极的纳米化、碳限域与三维异质架构构筑
本组通过碳包覆或限域、纳米片/纳米带、三维多孔结构、花状分级形貌和异质界面等手段调节钒基正极的颗粒尺寸、孔道结构、界面接触和活性位点暴露,重点解决电子传输受限、Zn²⁺扩散迟缓及循环中的结构破坏问题。相关文献:Xun Zhao et. al, 2022 等 6 篇文献
钒基正极的离子预嵌入、元素掺杂与缺陷诱导调控
本组利用K⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Co等离子预嵌入或掺杂,并结合氧空位、钒空位等缺陷工程,扩大钒基材料层间距、稳定层状骨架、调节电子结构和降低Zn²⁺扩散能垒。其核心是通过化学组成和缺陷调控诱导并稳定有利的微观形貌。相关文献:Qifei Li et. al, 2021 等 5 篇文献
钒基正极的电化学相变、动态形貌演化与动力学强化
本组关注钒基正极在充放电过程中的相变、形貌演化、活性位点变化、钒溶解与容量衰减,并研究原位电化学活化、碳限域、缺陷构筑和Mo掺杂等策略对动态结构重构和反应动力学的影响,突出形貌调控的时变特征。相关文献:Li’e Mo (2042230) et. al, 2023 等 6 篇文献
锰基正极的晶型选择、分级形貌与缺陷结构调控
本组围绕锰基氧化物的晶型选择、层状结构、分级微球、介孔形貌、氧空位、晶格水和金属离子协同调控展开,重点考察形貌与微观结构对Zn²⁺/H⁺扩散、应力缓冲、活性位点暴露、锰溶解抑制和循环稳定性的影响。相关文献:Basil Chacko et. al, 2025 等 5 篇文献
锰基正极的一维、空心、薄膜与层状超结构构筑
本组集中展示锰基正极的具体多维形貌构筑,包括一维MnSe纳米棒、手风琴状MnO@C层级结构、Mn₃O₄薄膜、无定形Mn–Fe氧化物空心结构和氢键增强层状超结构,重点利用短扩散路径、空腔缓冲、柔性界面和稳定超结构改善离子传输、电子导电性及抗溶解能力。相关文献:Ali Molaei Aghdam et. al, 2023 等 5 篇文献