on style="white-space: normal; vertical-align: inherit; line-height: normal; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">▲第一作者：唐恒
論文DOI：10.1016/j.ensm.2022.03.042 近年來，水系鋅離子電池/電容器由于其高安全性和低成本等特點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注。在當(dāng)前研究的正極材料中，二氧化錳 (MnO2) 因其儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉和高的理論容量而得到廣泛的關(guān)注和研究。然而其低的電導(dǎo)率和不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)使其具有較差的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，這極大地限制了MnO2材料的實(shí)際應(yīng)用。因此，提升MnO2材料的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性對(duì)于構(gòu)建高性能的水系鋅離子電池/電容器具有重要的意義。近日，湖南工業(yè)大學(xué)朱裔榮副教授通過簡(jiǎn)易的氧化還原反應(yīng)合成了δ-MnO2 納米點(diǎn) (δ-MnO2 NDs) 材料，并將其首次作為正極材料用于水系鋅離子電池/電容器中。與對(duì)比樣品δ-MnO2 (C-MnO2) 相比，δ-MnO2 NDs具有超小的顆粒尺寸，可以增大電極材料的比表面積，縮短離子和電子的擴(kuò)散路徑，緩解充放電過程中電極材料結(jié)構(gòu)變化引起的應(yīng)力，從而獲得增強(qiáng)的比容量、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。以δ-MnO2 NDs作為正極，鋅箔作為負(fù)極，構(gòu)建了水系鋅離子電池，實(shí)現(xiàn)高的比容量（0.1 A g-1時(shí)為335 mAh g-1）、優(yōu)良的倍率性能（2.0 A g-1時(shí)為125 mAh g-1）和良好的循環(huán)壽命（1000次循環(huán)后容量保持率為86.2%）。同時(shí)，利用基于CV、GITT、EIS的動(dòng)力學(xué)分析驗(yàn)證了超小的顆粒尺寸可以顯著改善MnO2正極的動(dòng)力學(xué)性能，并利用XRD、FESEM、XPS非原位表征技術(shù)進(jìn)一步探究了其充放電過程中的儲(chǔ)能機(jī)理。此外，以δ-MnO2 NDs作為正極，多孔碳作為負(fù)極，構(gòu)建了水系鋅離子電容器，也展現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。▲圖2 δ-MnO2 NDs和C-MnO2 材料的物理表征
▲圖3 δ-MnO2 NDs和C-MnO2 電極在鋅離子電池中的電化學(xué)性能對(duì)比
▲圖4 δ-MnO2 NDs和C-MnO2 電極在鋅離子電池中的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析
▲圖5 δ-MnO2 NDs電極在鋅離子電池中的儲(chǔ)能機(jī)理研究
▲圖6 δ-MnO2 NDs電極在鋅離子電容器中的電化學(xué)性能
研究成果于2022年3月26日以“Layered MnO2 nanodots as high-rate and stable cathode materials for aqueous zinc-ion storage”為題發(fā)表在國際頂級(jí)期刊Energy Storage Materials上。湖南工業(yè)大學(xué)碩士研究生唐恒為本文第一作者，朱裔榮副教授為通訊作者。https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.03.042唐恒，湖南工業(yè)大學(xué)材料與先進(jìn)制造學(xué)院2019級(jí)碩士研究生，主要從事鋅離子電池/電容器的研究。以第一作者在Advanced Energy Materials, Energy Storage Materials國際頂級(jí)期刊上發(fā)表SCI論文2篇。朱裔榮，湖南工業(yè)大學(xué)副教授，工程師，碩士生導(dǎo)師，新能源材料系系主任，湖南省優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)獲得者，入選湖南工業(yè)大學(xué)淥江學(xué)者“精英人才”計(jì)劃。主要研究領(lǐng)域：新能源材料與儲(chǔ)能器件（超級(jí)電容器、鋅離子電池/電容器）。2008年獲中南大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位；2008-2012年在株洲宏達(dá)電子有限公司從事軍用電容器的生產(chǎn)工藝技術(shù)和研發(fā)工作；2015年獲中南大學(xué)冶金物理化學(xué)專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位；2016-2019年在中南大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站工作。先后主持國家自然科學(xué)基金、中國博士后特別資助基金、中國博士后面上基金、湖南省自然科學(xué)基金、湖南省教育廳優(yōu)秀青年基金及企業(yè)軍科研項(xiàng)目等。以第一/通訊作者在Energy & Environmental Science, Advanced Energy Materials, Energy Storage Materials, Nano?Micro Letters等知名期刊上發(fā)表SCI論文40余篇，其中ESI熱點(diǎn)論文2篇，ESI高被引論文8篇，論文他引5000余次，H指數(shù)42。擔(dān)任Rare Metals青年編委；擔(dān)任Advanced Functional Materials, Energy Storage Materials等30余個(gè)國內(nèi)外知名期刊的審稿人。申請(qǐng)及授權(quán)國家發(fā)明專利10余項(xiàng)。獲湖南省國防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)（第1）、株洲市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)（第2）等。
