水系鋅離子電池(ZIBs)因為具有高安全性、低成本、環境友好、高理論體積容量（5854 mAh cm^-3)等優勢，近幾年受到了廣泛關注。其中正極作為重要的組成部分直接影響電池的性能，其制備與優化路徑也引起了科研人員的廣泛關注。δ-MnO₂因為具有二維層狀結構、大的理論容量且儲量豐富、無毒無害等優勢，成為鋅離子電池理想的正極材料。但是δ-MnO₂因為本征導電性差所導致的動力學緩慢，循環過程中結構不穩定等問題依舊有待解決。 

　　圖1. 放電機理示意圖 

　　基于以上背景，中科院蘇州納米所李清文團隊與上海大學張登松教授合作提出將鎂摻雜到層狀二氧化錳晶格中（Mg-MnO₂）作為鋅離子電池正極材料來改善電池的電化學性能。與原始δ-MnO₂相比，Mg-MnO₂納米片具有更大的比表面積，提供了更多的電活性位點，提高了電池的容量。摻雜陽離子和氧空位的引入改善了MnO₂的導電性從而加快了電池的反應動力學。在0.6 A g^-1的電流密度下，Zn// Mg-MnO₂電池獲得了370 mAh g^-1的高比容量。此外，研究者對反應機理進行了進一步探索，證實Zn²⁺的插入是在幾個循環活化反應之后發生的。最重要的是，經過多次充放電過程，Zn²⁺和MnOOH之間發生了可逆的氧化還原反應，提高了鋅錳電池的容量和穩定性。這一工作對發展高性能鋅離子電池具有一定的推動作用。 

　　圖2.材料的合成及其形貌表征 

　　圖3.電池的電化學性能測試 

　　圖4.電池動力學研究 

　　圖5.電池反應機理研究 

　　相關工作以Triggering High Capacity and Superior Reversibility of Manganese Oxides Cathode via Magnesium Modulation for Zn//MnO₂ Batteries為題發表在國際知名期刊Small上。中科院蘇州納米所與上海大學聯培碩士生夏佳佳、中科院蘇州納米所博士生周雨融為論文的共同第一作者，上海大學張登松教授、中科院蘇州納米所王曉娜副研究員和邸江濤研究員為通訊作者。該工作得到江蘇省自然科學基金等項目資助。 

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