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氧化錳是可充水系鋅電池的一種很有前景的正極材料。然而，其循環(huán)穩(wěn)定性受到Mn溶解的嚴重限制。

東北大學孫筱琪等報道了一種用于氧化錳的帶負電多孔碳主體，以確保穩(wěn)定的循環(huán)。

圖1 MnO/MZ復合材料的制備及表征

該材料源自具有Zn和Mn中心的金屬-有機骨架。有機配體在煅燒時轉化為多孔碳，Zn蒸發(fā)以產(chǎn)生帶負電荷的表面。碳確保了輕松的電子傳輸，多孔結構提供了豐富的反應位點。

更重要的是，帶負電的表面通過靜電相互作用可吸引電解液中溶解的Mn²⁺陽離子。正如機理研究所證明的那樣，從氧化錳中溶解的Mn²⁺可逆地沉積回正極，并且活性物質被保留用于能量存儲。

圖2 采用MnO/MZ正極的水系鋅電池性能

結果，在不含Mn²⁺添加劑的3 m ZnSO₄電解液中，復合正極在2 A g^-1下實現(xiàn)了超過11000次循環(huán)的超長壽命。

此外，它還在0.1 A g^-1時實現(xiàn)了275 mAh g^-1的高容量（基于復合材料的總質量）。這項工作提出了一種有效的策略來實現(xiàn)水系鋅電池中氧化錳正極材料的穩(wěn)定循環(huán)。

圖3 穩(wěn)定循環(huán)期間電極和電解液的表征

A Long-Life Manganese Oxide Cathode Material for Aqueous Zinc Batteries with a Negatively Charged Porous Host to Promote the Back-Deposition of Dissolved Mn2+. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202106994

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東大孫筱琪AFM：11000次長壽命的氧化錳正極材料

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