成果简介
α-MnO2基锌离子电池（ZIBs）的一个主要缺点是低倍率性能和短循环寿命。本文，中国地质大学张以河教授、王琦、孙黎副教授等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Oxygen-Deficient α-MnO2 Nanotube/Graphene/N, P Codoped Porous Carbon Composite Cathode To Achieve High-Performing Zinc-Ion Batteries”的论文，研究制备了一种缺氧α-MnO2纳米管（VO-α-Mn02）-集成石墨烯（G）和N，P共掺杂交联多孔碳纳米片（CNPK）复合材料（VO-α-MnO2/CNPK/G），用于先进的ZIB。
在MnO2中引入VO可以将VO附近的Zn 2+吸附的吉布斯自由能值（约-0.73 eV）降低到热中性值热中性值表明，Zn2+在VO-α-MnO2上的吸附/解吸过程比在α-MnO2上更可逆。自制的Zn/VO-β-MnO2电池能够提供305.0 mAh g–1的大容量和高能量密度，高达408.5 Wh kg–1。VO具有良好的储能性能。此外，VO-α-MnO2/CNPK/G复合材料具有纳米管阵列的结构，这是由于α-MnO 2纳米管在CNPK上垂直生长的结果。这种独特的阵列结构有助于实现快速的离子/电子转移和稳定的微结构。通过与G和CNPK复合，VO-α-MnO2的电化学性能得到了全面改善。VO-α-MnO2/CNPK/G可实现高达405.2mAh G–1的容量、542.2 Wh kg–1的能量密度和较长的循环寿命（2000次循环后保持80%的容量）
图文导读
图1. V O -α-MnO2 /CNPK/G 的制备。
图2. (a,b) α-MnO 2、(c,d) α-MnO2 /CNPK/G、(e,f) V O -α-MnO 2和 (g,h)VO-α-MnO 2 /CNPK/G的SEM照片
图4. (a) XRD图案。(b) 拉曼光谱。(c) α-MnO2、VO-α-MnO 2、α-MnO2/CNPK/G 和 V O -α-MnO 2 /CNPK/的氮吸附和脱附曲线及相应的孔径分布（插图）G。(d) Mn3s, (e) Mn2p 和 (f) O1s XPS 的α-MnO2 , VO-α-MnO 2。
图5. ZIB 水溶液的电化学性质
图6. (a) 准固态 ZIB 结构图。(b) 不同电流密度下的 GCD 曲线，(c) 不同扫描速率下的 CV 曲线，和 (d) 准固体 ZIB 的拉贡图。
小结
本文先进的ZIBs加上优异的机械柔韧性、高比容量和能量密度，未来将在高效储能和多元化利用方面占据重要地位。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.2c09152
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