近日，我院先进材料与能源器件团队张文明教授等人在光响应锌离子电池方向研究取得新进展，相关工作“Boosting photon-generated carrier migration process through intercalationstrategy for highly photoelectric performance photo-responsiveZinc-Ion batteries”发表在《Acta Materialia》（2025,292, 121089），博士研究生陈晓玉为论文第一作者，我院李玲教授、朱前程博士、张文明教授为共同通讯作者。
光生电荷迁移速率和氧化还原反应速率之间严重不匹配是制约光响应锌离子电池性能的主要限制因素，当前研究的目的是设计有效的策略来弥补这一限制。有机分子插层能够通过氢键作用引发均匀、稳定的晶格结构调控。本研究中，设计了2-甲基咪唑插层的V2O5光电阴极（NVO-50）。2-甲基咪唑的氢键与V2O5中的氧原子之间相互作用导致晶格无序/位错，实现能带结构、电荷离域调控。理论计算表明，NVO过渡金属原子轨道重叠明显增加，导致带隙减小，这将减小载流子跃迁所需的能量屏障。同时电子态密度的增加提升了载流子分离和迁移性能，进而减少载流子复合概率。实验结果表明，在模拟太阳光辐照下NVO-50光电阴极的0.5Ag-1电流密度的放电容量增长率为44%，优于已经报道的钒基材料。这一研究为设计高效的有机分子插层光电阴极材料提供了新思路，有助于推动光响应锌离子电池的发展。
以上研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、河北省自然科学基金重点项目、河北省教育厅科研项目以及河北大学跨学科研究计划等经费的资助和支持。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121089
