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、擴大的晶格間距和高氧化態(tài)，不僅貢獻了高容量，而且抑制了由于摻入高價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%）、增強的離子擴散動力學(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展到其他高性能金屬氧化物的儲能應(yīng)用的材料設(shè)計。

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