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盡管用于可充電水性鋅離子電池（ZIB）的水鈉錳礦正極具有高壓平臺和獨特的層狀結(jié)構(gòu)，可更好地（脫）嵌入鋅離子，但其循環(huán)時的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和有限的電化學(xué)動力學(xué)顯著阻礙了進一步應(yīng)用。

北化工曲晉EnSM：擴散驅(qū)動制備富氧空位蛋黃殼結(jié)構(gòu)K-水鈉錳礦@介孔碳納米球用于高能和高功率鋅離子電池

在此，北京化工大學(xué)曲晉副教授等人首次通過水熱合成的兩步擴散驅(qū)動策略，結(jié)合KOH刻蝕合成了具有豐富氧空位的蛋黃殼結(jié)構(gòu) K-水鈉錳礦（K_0.48Mn₂O₄?0.49H₂O）@介孔碳納米球（KMOH@C）。

KMOH@C中反應(yīng)離子的遷移受碳殼表面電荷和孔結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，從而使K型水鈉錳礦精確地轉(zhuǎn)移到中空介孔碳（HMC）納米球中。此外，KOH的刻蝕作用和HMC納米球的限制作用在KMOH中產(chǎn)生了插層K⁺和豐富的氧空位，實現(xiàn)了良好的電化學(xué)動力學(xué)。同時，HMC納米球還提供了快速的電子/離子傳輸和穩(wěn)定的K型水鈉錳礦晶體結(jié)構(gòu)。

圖1. 蛋黃殼KMOH@C納米球合成過程示意圖及TEM表征

因此，與報道的正極相比，KMOH@C 表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，在0.5和10 A g^-1 時的可逆容量分別為412.7和122.2 mAh g^-1。

此外，即使在3 A g^-1下循環(huán) 6000 次后，也實現(xiàn)了 129.6 mAh g^-1的優(yōu)異循環(huán)性能，表明KMOH@C正極在環(huán)保型的水系ZIBs中具有很強的競爭力。

圖2. KMOH@C正極的電化學(xué)性能

Diffusion-driven fabrication of yolk-shell structured K-birnessite@mesoporous carbon nanospheres with rich oxygen vacancies for high-energy and high-power zinc-ion batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.021

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