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鋅離子電池（ZIBs）在很大程度上受到正極擴散動力學(xué)緩慢的限制，開發(fā)用于鋅基水系電池（ZABs）的無鈷電極材料對于實際應(yīng)用具有重要意義。

湘潭大學(xué)丁銳等展示了一種采用新型贗電容無鈷三金屬Ni-Zn-Mn鈣鈦礦氟化物 (ABF₃, KNZMF)正極構(gòu)建的新型可快速充電ZAB。

圖1 材料表征

作者通過各種非原位技術(shù)對KNZMF電極材料的電荷存儲機制進行了深入研究，結(jié)果顯示，KNZMF電極在堿性介質(zhì)中展示了用于電荷存儲的體相轉(zhuǎn)換機制，ABF₃納米晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)金屬氧化物/（氧）氫氧化物納米片，分別顯示了用于電化學(xué)反應(yīng)的Ni/Mn和Zn物種的氧化還原活性和惰性。

有趣的是，不含鈷的KNZMF和Zn//KNZMF鋅基水系電池表現(xiàn)出優(yōu)于富鈷的三金屬Ni-Co-Mn ABF₃(KNCMF)和Zn//KNCMF電池的性能，這在很大程度上是由于其優(yōu)越的OH^?吸附、脫質(zhì)子過程，以及氧化還原活性Ni/Mn物種的表面電活性位點。

圖2 KNZMF電極在原始狀態(tài)和完全充電/放電狀態(tài)下的非原位XPS光譜

研究顯示，Zn//KNZMF ZAB表現(xiàn)出整體出色的性能（158.2-13.6 Wh kg^-1/0.9-27.1 kW kg^-1/ 132%保留/5000次循環(huán)/8 A g^-1)，優(yōu)于文獻中許多最先進的ZIB。

總的來說，這項工作探索了一種新型用于高級ZABs的贗電容無鈷三金屬Ni-Zn-Mn ABF₃電極材料，深入了解了結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系和電荷存儲機制，顯示了對開發(fā)用于先進電化學(xué)能量存儲的新型電極材料的重大影響。

圖3 Zn//KNZMF和Zn//KNCMF ZAB的循環(huán)性能

Pseudocapacitive Co-Free Trimetallic Ni-Zn-Mn Perovskite Fluorides Enable Fast-Rechargeable Zn-Based Aqueous Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202112469

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