​西工大郭瑞生AFM：采用自模板策略设计核壳结构氧化物助力耐用锌电池

氧化锰作为水系锌离子电池的明星正极材料，因其环保、出色的理论容量和高电压而得到大力发展。然而，三价锰的严重Jahn-Teller畸变对循环稳定性有不利的影响。

图1 准1D@0D混合锰/钼氧化物的合成过程

西北工业大学郭瑞生等通过一步水热反应，采用自制模板法成功设计了具有杂原子交叉掺杂的1D核壳双金属氧化物。具体来说，掺Mo的α-MnO₂的厚壳具有增加的纳米孔、扩大的晶格间距和高氧化态，不仅贡献了高容量，而且抑制了由于掺入高价Mo⁶⁺而产生的晶格畸变；而掺Mn的MoO₃纳米带的薄芯提供了一个成型的模板、重要的Mo源和改善的导电路径。

图2 电化学性能研究

因此，Zn//MMO-2电池展示了卓越的循环稳定性（在0.2和5.0 A g^-1下，容量保持率超过90%）、增强的离子扩散动力学（高达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下为366.2 mAh g^-1）。

除了提升纽扣电池的电化学性能，这种复合材料还平衡了柔性微型电池的电化学和机械性能，其面能量密度为261.2 µWh cm⁻²。因此，这种协同的自模板和交叉掺杂策略可以扩展到其他高性能金属氧化物的储能应用的材料设计。

图3 动力学研究

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