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?倫敦大學學院EES：水系鋅離子電池中錳基正極雙電子轉換和體相穩(wěn)定的共插層策略

鋅離子電池(ZIBs)因其豐富、低成本和高能量密度而成為下一代儲能系統(tǒng)有希望的候選者。然而，ZIBs滿足儲能系統(tǒng)的實際需求其的性能還有待提高。

在此，英國倫敦大學學院何冠杰團隊通過制備鈉銅共插層的NCMO正極并探討了共插層作為提高ZIBs電化學性能的策略。結果表明:鈉離子和銅離子的共插層催化了銅離子在Mn²⁺/Mn⁴⁺氧化還原對表面的活化，提高了Mn²⁺/Mn⁴⁺氧化還原對的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。在負載量約為1 mg cm^-2的情況下，NCMO正極循環(huán)100次后比容量達到576 mAh g^-1，在高負載量約為10.9 mg cm^-2的情況下比容量達到2.10 mAh cm^-2。

圖1. DFT結果模型

總之，該工作通過鈉銅共插層的NCMO正極的制造，提高ZIBs的電化學性能。結果顯示，Na⁺和Cu²⁺的結合增強了Cu²⁺對表面Mn²⁺/Mn⁴⁺氧化還原對的活化作用，從而提高了比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

值得注意的是，該工作中實現(xiàn)高質量負載能力的方式是通過簡單而成熟的電極涂敷工藝實現(xiàn)的，具有低成本和可擴展性。NCMO正極在低質量和高質量負載下均表現(xiàn)出良好的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。因此，在Mn²⁺/Mn⁴⁺雙電子轉移策略的研究中，該項工作實現(xiàn)了最高質量負載的穩(wěn)定循環(huán)，展示了其潛在的實用價值。

圖2. 電池性能

Co-intercalation strategy for simultaneously boosting two-electron conversion and bulk stabilization of Mn-based cathodes in aqueous zinc-ion batteries,?Energy & Environmental Science?2024 DOI: 10.1039/d3ee04492k

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