前言：

   春暖花開(kāi)，萬(wàn)物復(fù)蘇。五邑大學(xué)迎來(lái)了新的學(xué)期，新能源材料團(tuán)隊(duì)迎來(lái)了新的科研成果。近日，五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院王付鑫博士和柔性引進(jìn)特聘教授中山大學(xué)盧錫洪教授作為共同通訊作者，在J. Mater. Chem. A期刊上發(fā)表了題為“Structural Reconstituted Calcium Manganate Nanoparticles as High-Performance Cathode for Aqueous Zn-Ion Battery”的研究論文，期刊影響因子為11.30，五邑大學(xué)三年級(jí)研究生曾思琪為論文第一作者。

   應(yīng)用物理與材料學(xué)院新能源材料研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有博士20余人，是一支學(xué)術(shù)水平高、教學(xué)能力強(qiáng)、勇于創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)合理的高水平師資隊(duì)伍，在新型電池（鋰、鈉、鉀、鋅離子電池）、超級(jí)電容器、燃料電池等新能源材料領(lǐng)域有較高的科研學(xué)術(shù)水平。2020年，新能源材料研究團(tuán)隊(duì)成員共獲得2項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金、3項(xiàng)省科學(xué)基金、2項(xiàng)市重點(diǎn)項(xiàng)目基金，以五邑大學(xué)為第一單位共發(fā)表SCI論文12篇。

背景簡(jiǎn)介：

水系鋅離子電池（AZIBs）中錳基正極材料的容量低和循環(huán)性能差的問(wèn)題嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步發(fā)展。如何找到有效的策略來(lái)設(shè)計(jì)并制備高性能錳基正極材料成為了一個(gè)迫切且具有挑戰(zhàn)性的課題。在本項(xiàng)工作中，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)重組策略來(lái)制備鈣離子缺失的Ca_0.96Mn_3.04O₄（表示為CP-CMO）納米顆粒，獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)賦予了CP-CMO樣品更好的導(dǎo)電性，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，加快了鋅離子的擴(kuò)散速度。將CP-CMO正極與鋅片負(fù)極及Zn(CF₃SO₃)₂電解液進(jìn)行組裝成水系鋅離子電池，獲得了較高的能量密度、出色的倍率性能及長(zhǎng)的循環(huán)壽命，還能點(diǎn)亮LED燈泡，為高性能的AZIBs錳基正極材料的設(shè)計(jì)合成提供了新的思路。

文章亮點(diǎn)：

1.首次報(bào)道了一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)重構(gòu)測(cè)量將α-MnO₂類(lèi)CaMn₂O₄（表示為CMO）納米棒轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>立方烷結(jié)構(gòu)的、鈣離子缺失的Ca_0.96Mn_3.04O₄（表示為CP-CMO）納米顆粒。與原始樣品CMO相比，CP-CMO電極獨(dú)特的結(jié)構(gòu)不僅提高了導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且增加比表面積，有利于鋅離子的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)。

2. 利用恒電流間歇滴定技術(shù)曲線(xiàn)（GITT）、非原位掃描電鏡（ex situ SEM）和X射線(xiàn)衍射（ex situ XRD）等技術(shù)深入研究電極材料的儲(chǔ)能機(jī)理，證明了結(jié)構(gòu)重構(gòu)策略能夠優(yōu)化了電極材料的離子擴(kuò)散和電導(dǎo)率。

3. 基于CP-CMO正極的Zn//CP-CMO電池獲得了較高的比容量（231.1 mA h g^-1，在電流密度為0.2 mA cm^-2下）、優(yōu)異的倍率性能（電流密度從0.2 mA cm^-2增加32倍時(shí)仍有40.0%的電容保持率），此外其能量密度高達(dá)299.5W h kg^-1（峰值功率密度為512.5W kg^-1），優(yōu)于大多數(shù)目前報(bào)道的鋅錳電池。

圖1. 論文線(xiàn)上發(fā)表截圖

圖2.（a）結(jié)構(gòu)重組策略示意圖；（b，c）Zn//CMO和Zn//CP-CMO電池的電化學(xué)性能對(duì)比圖

圖3.（a, b）CP-CMO電極的ex situ SEM 和ex situ XRD圖；（c）鋅離子擴(kuò)散系數(shù)圖；（d）Zn//CP-CMO電池的Ragone圖及實(shí)際應(yīng)用圖。

文獻(xiàn)鏈接：Structural Reconstituted Calcium Manganate Nanoparticles as High-Performance Cathode for Aqueous Zn-Ion Battery. J. Mater. Chem. A, 2021. DOI: 10.1039/D0TA10967C https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/TA/D0TA10967C