journal article·2025-07

Recent Advances in Vanadium‐Based Cathode Materials for Aqueous Zinc‐Ion Batteries: from Fundamentals to Practical Applications

Wei Zheng, Zhong‐Hui Sun, Zhen‐Yi Gu, Xing‐Long Wu, Li Niu

Advanced Materials Technologies· Volume 10· Issue 13
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Abstract

Abstract In recent years, aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs) have become an ideal candidate technology for large‐scale energy storage systems due to their high safety, low cost, and environmentally friendly characteristics. However, problems such as the dissolution of cathode materials and low conductivity have hindered the practical application of AZIBs. Vanadium‐based cathode materials exhibit significant advantages in AZIBs by their multivalent redox activity (V2+/V5+), tunable layered/tunneled crystal structure, and high theoretical capacity (589 mAh g−1). In this paper, the energy storage mechanism of vanadium‐based cathode materials, material classification, and their modification strategies, including pre‐intercalation, defect engineering, ion doping, nanostructure design, and composite construction are systematically reviewed. Through these in‐depth analyses and summaries, it is expected to provide guidance and reference for the design and development of cathodes for high‐performance zinc‐ion batteries in the future.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced battery technologies research · Advancements in Battery Materials · Electrocatalysts for Energy Conversion

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Guangdong Engineering Technology Research Center for Photoelectric Sensing Materials and Devices Guangzhou University Guangzhou 510006 P. R. China

MOE Key Laboratory for UV Light‐Emitting Materials and Technology Northeast Normal University Changchun 130024 P. R. China

Funding

National Natural Science Foundation of China · National Postdoctoral Program for Innovative Talents

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1002/adfm.20230205510.1002/adfm.202302055 ↗
2. 10.1039/D1EE03292E10.1039/D1EE03292E ↗
3. 10.1002/adfm.20230097310.1002/adfm.202300973 ↗
4. 10.1016/j.jechem.2021.08.00110.1016/j.jechem.2021.08.001 ↗
5. 10.1002/advs.20210453010.1002/advs.202104530 ↗
6. 10.1002/adfm.20221488610.1002/adfm.202214886 ↗
7. 10.1016/j.ensm.2023.10295610.1016/j.ensm.2023.102956 ↗
8. 10.1126/sciadv.abn509710.1126/sciadv.abn5097 ↗
9. 10.1002/adfm.20221453810.1002/adfm.202214538 ↗
10. 10.1002/smll.20210464010.1002/smll.202104640 ↗
11. 10.1039/D2EE04121A10.1039/D2EE04121A ↗
12. 10.1038/s41586-023-06949-x10.1038/s41586-023-06949-x ↗
13. 10.1038/s41467-024-51570-910.1038/s41467-024-51570-9 ↗
14. Wang C. D. · JPCS · 2024
15. 10.1016/j.est.2024.11459510.1016/j.est.2024.114595 ↗
16. 10.1016/j.ensm.2024.10379910.1016/j.ensm.2024.103799 ↗
17. 10.1039/D3TA06641J10.1039/D3TA06641J ↗
18. 10.1002/eem2.1250710.1002/eem2.12507 ↗
19. 10.1016/j.mtener.2020.10062610.1016/j.mtener.2020.100626 ↗
20. 10.1002/ange.20241639210.1002/ange.202416392 ↗
21. 10.1016/j.cej.2024.15816910.1016/j.cej.2024.158169 ↗
22. Li J. · Energy Mater · 2024 · 4
23. 10.1007/s12598-023-02303-210.1007/s12598-023-02303-2 ↗
24. 10.1016/j.jechem.2023.05.04310.1016/j.jechem.2023.05.043 ↗
25. 10.1002/celc.20200047210.1002/celc.202000472 ↗
26. 10.1016/j.jmst.2023.08.00610.1016/j.jmst.2023.08.006 ↗
27. 10.1016/j.jpowsour.2024.23547810.1016/j.jpowsour.2024.235478 ↗
28. 10.1016/j.nanoen.2021.10587610.1016/j.nanoen.2021.105876 ↗
29. 10.1016/j.nanoen.2023.10833610.1016/j.nanoen.2023.108336 ↗
30. 10.1016/j.jallcom.2024.17838510.1016/j.jallcom.2024.178385 ↗
31. 10.1016/j.nanoen.2020.10457310.1016/j.nanoen.2020.104573 ↗
32. 10.1016/j.jpowsour.2024.23446510.1016/j.jpowsour.2024.234465 ↗
33. Yang Y. · Chem. Eng. · 2024 · 12 · 3941
34. 10.1016/j.jechem.2024.03.02210.1016/j.jechem.2024.03.022 ↗
35. 10.1016/j.jpowsour.2024.23560210.1016/j.jpowsour.2024.235602 ↗
36. 10.1149/1945-7111/ad0b4310.1149/1945-7111/ad0b43 ↗
37. 10.1016/j.jcis.2023.09.07010.1016/j.jcis.2023.09.070 ↗
38. 10.1039/D2TA07101K10.1039/D2TA07101K ↗
39. 10.1021/acsami.2c2272810.1021/acsami.2c22728 ↗
40. 10.1039/D1TA03518E10.1039/D1TA03518E ↗
41. 10.1016/j.jechem.2022.01.00310.1016/j.jechem.2022.01.003 ↗
42. 10.1002/smll.20231097210.1002/smll.202310972 ↗
43. 10.1007/s12598-021-01892-010.1007/s12598-021-01892-0 ↗
44. 10.1021/acsnanoscienceau.3c0001410.1021/acsnanoscienceau.3c00014 ↗
45. 10.1021/acsnano.3c1121710.1021/acsnano.3c11217 ↗
46. 10.1021/acs.chemrev.8b0024510.1021/acs.chemrev.8b00245 ↗
47. Liu Y. · Adv. Mater. · 2024 · 36 · 18
48. 10.1016/j.cej.2020.12411810.1016/j.cej.2020.124118 ↗
49. 10.1016/j.cej.2021.13253810.1016/j.cej.2021.132538 ↗
50. 10.1016/j.cej.2022.13939610.1016/j.cej.2022.139396 ↗
51. Tang C. · ECS Meeting Abstr. · 2021 · 23 · 8607
52. 10.1021/acsnano.2c0528510.1021/acsnano.2c05285 ↗
53. 10.1016/j.cej.2022.13464210.1016/j.cej.2022.134642 ↗
54. 10.1016/j.nanoen.2024.11037310.1016/j.nanoen.2024.110373 ↗
55. 10.1002/anie.20241447910.1002/anie.202414479 ↗
56. 10.1016/j.cej.2024.15537310.1016/j.cej.2024.155373 ↗
57. 10.1002/adma.20210373610.1002/adma.202103736 ↗
58. 10.1007/s10853-024-10134-410.1007/s10853-024-10134-4 ↗
59. 10.1016/j.est.2024.11126410.1016/j.est.2024.111264 ↗
60. 10.1016/j.jechem.2023.08.02210.1016/j.jechem.2023.08.022 ↗
61. 10.1039/C9TA11031C10.1039/C9TA11031C ↗
62. 10.1016/j.scib.2024.01.02910.1016/j.scib.2024.01.029 ↗
63. 10.1016/j.jcis.2024.09.09710.1016/j.jcis.2024.09.097 ↗
64. 10.1016/j.jcis.2024.01.21410.1016/j.jcis.2024.01.214 ↗
65. 10.1016/j.jallcom.2022.16641410.1016/j.jallcom.2022.166414 ↗
66. 10.1016/j.jpowsour.2023.23268810.1016/j.jpowsour.2023.232688 ↗
67. 10.1016/j.cej.2025.16016010.1016/j.cej.2025.160160 ↗
68. 10.1002/adfm.20210307010.1002/adfm.202103070 ↗
69. 10.1002/advs.20240513410.1002/advs.202405134 ↗
70. 10.1002/smll.20230503010.1002/smll.202305030 ↗
71. 10.1002/smll.20200074110.1002/smll.202000741 ↗
72. 10.1039/D4CC04974H10.1039/D4CC04974H ↗
73. 10.1016/j.jallcom.2021.16032410.1016/j.jallcom.2021.160324 ↗
74. 10.1016/j.jechem.2020.10.00710.1016/j.jechem.2020.10.007 ↗
75. 10.3390/nano1104105410.3390/nano11041054 ↗
76. 10.1016/j.apsusc.2020.14804310.1016/j.apsusc.2020.148043 ↗
77. 10.1016/j.mtener.2021.10082410.1016/j.mtener.2021.100824 ↗
78. 10.1039/D1TA07599C10.1039/D1TA07599C ↗
79. 10.1016/j.jpowsour.2023.23262810.1016/j.jpowsour.2023.232628 ↗
80. 10.1021/acsami.3c0583510.1021/acsami.3c05835 ↗
81. 10.1021/acs.energyfuels.4c0270010.1021/acs.energyfuels.4c02700 ↗
82. 10.1016/j.jelechem.2024.11859610.1016/j.jelechem.2024.118596 ↗
83. 10.1007/s40820-024-01361-010.1007/s40820-024-01361-0 ↗
84. 10.1038/s41467-021-27203-w10.1038/s41467-021-27203-w ↗
85. 10.1016/j.jallcom.2020.15856010.1016/j.jallcom.2020.158560 ↗
86. 10.1016/j.jallcom.2024.17586910.1016/j.jallcom.2024.175869 ↗
87. Jiang X. D. · Adv. Funct. Mater. · 2024 · 15
88. 10.1021/acs.chemmater.1c0328310.1021/acs.chemmater.1c03283 ↗
89. 10.1002/smll.20210055810.1002/smll.202100558 ↗
90. 10.1021/acsami.3c0649010.1021/acsami.3c06490 ↗
91. 10.1002/adfm.20221318710.1002/adfm.202213187 ↗
92. 10.1016/j.jechem.2024.03.00810.1016/j.jechem.2024.03.008 ↗
93. 10.1039/D2QI02669D10.1039/D2QI02669D ↗
94. 10.1016/j.cclet.2023.10857210.1016/j.cclet.2023.108572 ↗
95. 10.1016/j.cej.2024.15576510.1016/j.cej.2024.155765 ↗
96. 10.1002/adfm.20231278910.1002/adfm.202312789 ↗
97. 10.1002/smll.20210194410.1002/smll.202101944 ↗
98. 10.1016/j.jcis.2023.09.17710.1016/j.jcis.2023.09.177 ↗
99. 10.1016/j.cej.2022.13726610.1016/j.cej.2022.137266 ↗
100. 10.1016/j.cej.2022.13529110.1016/j.cej.2022.135291 ↗