由于具有优异的电化学性能、高安全性和低成本等优点，水系锌离子电池在储能领域中得到了广泛的研究。近年来，钒氧化物（V₂O₅）正极材料由于具有较高的理论容量而备受关注。然而，一些缺点包括电子导电性差、锌离子扩散动力学缓慢以及在水系电解质中易发生溶解，阻碍了钒氧化物的大规模应用。为了解决这些问题，天津大学化工学院的徐强教授课题组，最近利用绿色合成方法制备了一种用于水系锌离子电池的颗粒状 V₂O₅@PPy 复合正极，并利用计算方法探讨了 PPy 涂层的作用机制。

从图1的放电性能可以发现，V₂O₅@PPy 正极内的锌离子存储是高度可逆的，PPy 涂层的存在，显著地提高了V₂O₅颗粒阴极的循环稳定性和倍率放电性能。根据图2 的复合阴极结构模型，涂覆聚吡咯包覆层后， 每一个V₂O₅颗粒周围的局部电场均得到了增强。作者利用密度泛函理论（DFT）计算了施加了不同的电场后Zn²⁺与V₂O₅的结合能和差分电荷图。结合能的计算结果为，在0V/Å电场下：Ec=--2.763 eV，在1V/Å电场下：Ec=1.435 eV，在-1V/Å电场下：Ec=1.246 eV。显然，局部电场得到增强后，Zn²⁺与V₂O₅的结合能由负变正，表明Zn²⁺更容易从V₂O₅内部脱出。Zn²⁺与V₂O₅结合的差分电荷密度的计算结果如图3所示，黄色部分为得到电子带负电荷，蓝色部分为失去电子带正电荷，显然施加电场后，对Zn²⁺周围的差分电荷分布影响较大。无论施加正向和反向电场，Zn²⁺周围的正电荷均明显增多， 表明Zn²⁺与V₂O₅的结合强度变弱，更容易脱嵌。

根据 DFT 的计算结果，PPy 涂层可以通过改变 V₂O₅ 粒子周围的局部电场来促进 Zn²⁺ 的嵌入/脱嵌，从而促进锌离子的存储。这项工作为水系锌离子电池V₂O₅材料的实际应用提供了一种可行的方法，并为聚合物涂层对钒基氧化物正极材料的作用机制提供了一种有价值的见解。