K⁺/Na⁺柱撑MnO₂

5 000 圈保持 98%

通过无d轨道碱金属阳离子柱撑策略，实现从层状δ-MnO₂到隧道结构α/γ-MnO₂的可控晶相转变，循环稳定性优异。

Wang, Junjie · Kailun, Wang · Chen, Chao · Bai, Jiaqi · 陈京帅 · Wu, Mingyuan · 孙松 · 毛昌杰

Journal of Alloys and Compounds 2025

具体参数

比电容（NMO）

464.75 F g⁻¹

比电容（KMO）

379.12 F g⁻¹

电容保持率

98 %

技术优势

价态不动

X 射线光电子能谱等表征证实，从 δ 相转成 α/γ 相过程中 Mn 价态没有改变，避免了价态波动引起的副反应或性能衰减。

循环够稳

α-和 γ-MnO₂ 在 4 A g⁻¹ 的大电流下循环 5000 次后，容量保持率仍超过 98%，适合需要长期反复充放电的场景。

比电容高

层状 δ-NMO 在 1 A g⁻¹ 下比电容达到 464.75 F g⁻¹，δ-KMO 也有 379.12 F g⁻¹，均高于许多同类 MnO₂ 电极。

应用场景

• 超级电容器：直接作为高稳定性超电电极材料，替代易衰减的常规 MnO₂。
• 赝电容电极：凭借层状 δ 相的高比电容和隧道相的高循环稳定性，提供兼顾容量与寿命的赝电容电极。
• 锂离子电池正极：该柱撑策略可借鉴用于调控锂电正极中 MnO₂ 基材料的晶相，改善循环稳定性。
• 钠离子电池正极：Na⁺ 柱撑的 MnO₂ 可直接作为钠电正极，其层状结构有利于 Na⁺ 的嵌入脱出。
• 水系锌离子电池：隧道型或层状 MnO₂ 常用作水系锌电正极，本工作晶相调控有助于延长其循环寿命。