近日，东南大学材料科学与工程学院陶立课题组与孙正明/阮秋实团队合作揭示了光诱导质子传输机制对光化学电池稳定性的决定性作用，通过调节质子反应路径实现了具有长循环寿命的光辅助锌离子电池。相关成果以 “Highly Stable Photo-Assisted Zinc-Ion Batteries via Regulated Photo-Induced Proton Transfer”为题发表在国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed上，并被编辑选为Very Important Paper (VIP)，本文第一通讯单位为东南大学材料科学与工程学院。
图1 . 光诱导质子嵌入的三维重构及调节质子反应路径的机理图
图2 .调节质子反应路径后电池的性能表现图
光辅助离子电池可通过光伏效应和储能机制的协同作用获得综合性能（比容量、输出电压平台和光充电能力等）的显著提升。然而，由于复杂的电荷/离子转移机制，光辅助电池在光照下的性能提升通常伴随着容量的快速衰减，表现为较差的光稳定性。
东南大学材料科学与工程学院研究人员首次揭示了光诱导质子传输（photo-induced Proton Transfer）机制在V2O5基半导体光辅助锌离子电池充放电过程中的重要角色。V2O5中的光诱导质子嵌入是光照下电池容量提升的重要因素之一，然而质子在嵌入脱出过程中会引起原子级界面环境的急剧变化，从而成为导致光照下容量不稳定性的主要原因。因此，调控光诱导质子传输路径可获得具有超长光稳定性的光辅助锌离子电池：在模拟太阳光照条件和5 A g–1的电流密度下，循环4000圈后，容量保持率约为90%，光照下的循环稳定性比之前的记录高出一个数量级。这项研究揭示的机制为开发具有长循环寿命的光辅助离子电池开辟了新途径。
东南大学材料科学与工程学院博士生查文文和青年教师阮秋实为本文的共同第一作者，阮秋实老师、孙正明教授和陶立教授为共同通讯作者，东南大学为第一通讯单位。东南大学MEMS教育部重点实验室孙立涛教授和材料科学与工程学院林惠文副教授为本工作提供了相应的理论指导。相关研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金重大培育、青年项目等经费资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/ange.202400621
来源：材料科学与工程学院