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鐵離子電池由于其低成本和與水系電解液的兼容性而有望用于電網儲能，然而目前使用Fe²⁺作為電荷載體的鐵離子電池尚未得到廣泛探索，并且缺乏與鐵金屬負極耦合的高性能Fe²⁺主體正極材料。

在此，美國俄勒岡州立大學紀秀磊教授等人證明了VOPO₄?2H₂O可以可逆地承載Fe²⁺，在平均電位為≈0.6 V（vs Fe²⁺/Fe）時具有100 mAh g^-1的高比容量和穩定的循環性能，在800 次循環后可以保持68% 的初始容量。

與此形成鮮明對比的是，當VOPO₄?2H₂O承載Zn²⁺時會在水系電解液中會遭受快速溶解且其容量在數十個循環后急劇下降。

圖1. VOPO₄?2H₂O的表征

研究表明，VOPO₄?2H₂O以一種獨特的機制儲存Fe²⁺，當VOPO₄?2H₂O電極接觸電解液時，電解液中的Fe²⁺離子被氧化成Fe³⁺離子，在無電氧化反應的情況下嵌入并困在VOPO₄?2H₂O結構中。

因此，被捕獲的Fe³⁺固定（拴住）了VOPO₄?2H₂O的層狀結構，這防止了其在Fe²⁺的（脫）嵌入過程的溶解。這項發現為使用氧化還原活性離子電荷載體來穩定層狀電極材料提供了一個新的策略。

圖2. VOPO₄?2H₂O的電化學性能

Fe-Ion Bolted VOPO₄?2H₂O as an Aqueous Fe-Ion Battery Electrode, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105234

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