硒掺杂δ-MnO₂正极

长循环高容量

通过硒掺杂调控H⁺与Zn²⁺嵌入比例，抑制副产物形成并缓解晶格应变，显著提升水系锌离子电池循环稳定性。

Ye, Jia Reng · 侯之国 · Wei-Wei, Zhang · Zhu, Wenhui · 宋琎 · 季恒星

Angewandte Chemie - International Edition 2024

参数信息

比容量

386 mAh g-1

循环后容量保持

102 mAh g-1

硒掺杂浓度

0.8 at.%

技术优势

循环寿命大幅延长

硒掺杂通过减少MnO₆八面体畸变和缓解姜-泰勒效应引起的锰溶解，使正极在3.0 A g⁻¹循环5000次后仍保持102 mAh g⁻¹容量。

抑制有害副产物

通过调节硒掺杂量来改变H⁺嵌入比例，抑制ZnMn₂O₄副产物的形成，从而避免惰性相积累导致的容量损失。

缓解晶格应变

硒掺杂通过减小MnO₆八面体畸变并调节Zn²⁺嵌入时的Mn-O键长，降低晶格应变，从而稳定结构。

应用场景

• 水系锌离子电池：为水系锌离子电池提供长循环、高容量的锰基正极，解决现有正极的容量衰减问题，延长电池寿命。
• 低成本储能：采用廉价的MnO₂和简单掺杂工艺，在大幅提升循环稳定性的同时保持低成本，适合大规模储能应用。
• 锰基正极：通过硒掺杂抑制锰溶解和结构坍塌，使锰基正极在高容量下也能长期稳定循环，突破其耐用性瓶颈。