离子嵌入过程必经历电极-电解质界面过程，例如脱溶剂化，这决定了电化学动力学。但是，实现快速离子嵌入并研究界面处的离子转换仍然是一个挑战。

近日，武汉理工大学麦立强教授、深圳大学杨金龙助理教授和四川大学赵焱教授合作共同揭示了电极-电解质界面处NH₄⁺脱质子化及诱导H₂O自水解以提供足够的H₃O⁺以实现NH₄⁺和H₃O⁺的共嵌入现象，VO₂(B)负极材料因此得以实现高可逆容量和高倍率性能。

理论计算反应（1）的自由能为39.93 Kcal mol⁻¹，反应（2）的自由能为74.53 Kcal mol⁻¹，由此可见，NH₄⁺脱质子过程比H₂O自水解提供质子在热力学上更容易发生。

通过原位红外观测VO₂(B)在乙酸铵-水电解液中的电化学过程，在放电过程中NH₄⁺会首先大量聚集在VO₂(B)负极材料表面（~1420 cm⁻¹），同时VO₂(B)结构内与V配位的NH₄⁺振动峰（~1460 cm⁻¹）也出现，源自N-H···O（VO₂(B)）的振动峰（~1540 cm⁻¹）则表明NH₄⁺在VO₂(B)负极材料表面的吸附过程，随后1050-1250 cm⁻¹振动峰的出现表明NH₃的生成。与NH₄⁺相关的振动峰在乙酸铵-乙二醇电解液中也被观测到，但是容量大大降低，说明H₂O在电极-电解质界面处NH₄⁺脱质子化及诱导H₂O自水解过程起到重要作用。

通过原位XRD作者发现VO₂(B)负极材料发生了可逆固溶相离子嵌入/脱出过程。

VO₂(B) 负极材料可以实现高倍率（10 A g⁻¹）和高容量（>150.3 mAh g⁻¹）的长循环性能，与(NH₄)₂CuFe(CN)₆正极材料匹配可以提供~1.1 V的工作电压。

电极-电解质界面处NH₄⁺脱质子化及诱导H₂O自水解的NH₄⁺和H₃O⁺共嵌入使得VO₂(B)成为高可逆容量和高倍率性能负极材料，同时为质子储能提供了新的设计思路。