Batteries & Supercaps：用于高性能水系锌离子电池的分级碳纳米片复合MnOx正极

锌离子相对于锂离子具有更大的离子半径和静电相互作用，因此锌离子电池正极在反复嵌入/脱嵌锌离子过程中往往会发生不可逆的结构相变，导致电池容量迅速衰减。因此，开发具有高能量密度和循环稳定性的正极材料对于推动水系锌离子电池的发展具有重要的意义。

近日，北京化工大学邵明飞教授及其团队在Batteries & Supercaps发表了题为“Hierarchical carbon nanosheet embedded MnOx cathode for high-performance aqueous zinc ion batteries”的研究性论文，报道了一种以LDHs为模板制备缺陷碳材料，进一步在三维集成碳网络上限域合成了缺陷型MnOx正极，以此组装的锌离子电池表现出263.3 mAh/g (1 A/g) 的高能量密度和超过1000次循环的稳定性。论文通过循环伏安测试、变温交流阻抗测试等计算了该材料与传统MnO₂电极材料的电容控制比例、离子扩散速率以及电化学反应活化能，证明了该材料能够提供发达的离子扩散路径和丰富的电化学活性位点，从而助力电极的快速反应动力学，实现在高倍率下的高能量密度。另外，论文通过XRD测试证明了缺陷型MnOx能够在锌离子反复嵌入/脱嵌时进行可逆性良好的相变过程，并通过SEM测试证明了该电极在经过上千次循环后不会发生微观尺度的结构坍塌或堆积。

该工作提出了一种高性能水系锌离子电池正极材料的设计方法，显著提升了电池的能量密度和循环稳定性，有重要应用潜力。

论文信息

Hierarchical Carbon Nanosheet Embedded MnOx Cathode for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries

Shimeng Zhang, Xiaoqi Wang, Jianbo Li, Yuwei Chen, Yu Wu, Shengchi Bai, Xu Jin, Bowen Jin, Mingfei Shao

Batteries＆Supercaps

DOI: 10.1002/batt.202200476