水系锌离子电池的高性能阴极：自组装α-MnO2海胆状微米球学术资讯

来源：中国科学材料

在绿色能源存储和电动汽车领域，水系锌离子电池(AZIB)是一种十分有潜力的电池技术。α-MnO2作为AZIB的一种热点正极材料，表现出十分优异的电化学性能。但是，α-MnO2正极的长期稳定性问题仍待解决。α-MnO2材料的结构和形貌会对其性能产生决定性的影响，因此构建多级结构的α-MnO2材料是一种提升AZIB循环充放电性能的可行方法。

近日，华北电力大学丁勇博士等人在Science China Materials上发表研究论文，采用自组装法合成了一种α-MnO2海胆状微米球(AUM)。这种微米球是由高度结晶的一维α-MnO2纳米线构建而成，这种疏松多孔的结构将有助于提升材料的比表面积和Zn2+离子嵌入的活性位点。

基于AUM的AZIB器件实现了高达308.0 mA h g−1 的初始容量，其最大能量密度可达396.7 W h kg−1。动力学分析表明，AUM正极具备较高比例的电容型容量贡献及快速离子扩散系数。非原位XRD测试进一步证实，在充放电过程中，存在H+和Zn2+离子的协同嵌入/脱嵌现象。AUM的这种优异特性，使器件实现了很好的电化学性能和循环可逆的结构相变，本工作将有助于高性能AZIB的进一步深入研究。

图1 (a) 基于AUM的锌离子电池的GSC曲线（@100 mA g−1）。(b) 不同充放电状态下AUM阴极的Ex-situ XRD图谱。(c) 在充放电过程中AUM阴极的蓄电机理。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1293-8。

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