氧化錳作為水系鋅離子電池的明星正極材料，因其環(huán)保、出色的理論容量和高電壓而得到大力發(fā)展。然而，三價(jià)錳的嚴(yán)重Jahn-Teller畸變對循環(huán)穩(wěn)定性有不利的影響。

圖1 準(zhǔn)1D@0D混合錳/鉬氧化物的合成過程

西北工業(yè)大學(xué)郭瑞生等通過一步水熱反應(yīng)，采用自制模板法成功設(shè)計(jì)了具有雜原子交叉摻雜的1D核殼雙金屬氧化物。具體來說，摻Mo的α-MnO₂的厚殼具有增加的納米孔、擴(kuò)大的晶格間距和高氧化態(tài)，不僅貢獻(xiàn)了高容量，而且抑制了由于摻入高價(jià)Mo⁶⁺而產(chǎn)生的晶格畸變；而摻Mn的MoO₃納米帶的薄芯提供了一個(gè)成型的模板、重要的Mo源和改善的導(dǎo)電路徑。

圖2 電化學(xué)性能研究

因此，Zn//MMO-2電池展示了卓越的循環(huán)穩(wěn)定性（在0.2和5.0 A g^-1下，容量保持率超過90%）、增強(qiáng)的離子擴(kuò)散動力學(xué)（高達(dá)10^-10至10^-8 cm² s^-1）和更高的倍率性能，并提高了比容量（在0.2 A g^-1下為366.2 mAh g^-1）。

除了提升紐扣電池的電化學(xué)性能，這種復(fù)合材料還平衡了柔性微型電池的電化學(xué)和機(jī)械性能，其面能量密度為261.2 μWh cm^?2。因此，這種協(xié)同的自模板和交叉摻雜策略可以擴(kuò)展到其他高性能金屬氧化物的儲能應(yīng)用的材料設(shè)計(jì)。

圖3 動力學(xué)研究

Cross-Doped Mn/Mo Oxides with Core-Shell Structures Designed by a Self-Template Strategy for Durable Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202301351