バナジウム酸化物超格子における電子の非局在化と溶解制約が水系亜鉛イオンバッテリーの電気化学的性能を向上させる

要旨 水系亜鉛イオンバッテリー（ZIB）は、高い体積エネルギー密度、亜鉛資源の豊富さ、環境への優しさ、安全性という独自の利点により、多くの科学研究を引き起こし、大規模エネルギー貯蔵アプリケーションの有望な代替手段となっています。しかし、ZIBの進展の速度は、水系電解質における活性材料の溶解とZn2+と陰極格子間の強い静電相互作用から生じる貧弱な可逆性と鈍い動力学によって妨げられています。ここでは、これらの弱点を克服するための超格子構造工学のモデルとして、バナジウム酸化物（V2O5-x）/ポリアニリン（PANI-V）超格子構造が示されています。この超格子では、PANI層はV2O5-xの層間距離を拡大するスペーサーとしての役割を果たすだけでなく、導電性容量の寄与者としても機能します。さらに、PANI層は水系電解質中のV2O5-x活性材料の溶解を制御する構造安定剤としても作用します。加えて、V2O5-x単層の電荷分布を調整する界面効果をもたらし、亜鉛イオンの構造への拡散を促進します。それに応じて、静電相互作用を弱め、活性材料の溶解を抑制することで、亜鉛イオン貯蔵の電気化学的性能を相乗的に向上させます。この研究は、水系亜鉛イオンバッテリー用の陰極の開発/改善の道を開きます。