​吴明铂/胡涵AFM：3D打印碳助力MnO2实现创纪录的高比容量！

为促进锌离子电池（ZIBs）的实际应用，协调二氧化锰电极的高质量负载和重量性能是至关重要的。

图1. 材料表征

中国石油大学(华东)吴明铂、胡涵等展示了3D打印碳微晶格（3DP CMs）的合理调节，它可使超厚的二氧化锰电极具有良好的重量比容量。由石墨烯和碳纳米管（CNTs）组成的3DP CMs是通过直接油墨3D打印和随后的高温退火制备的。

三维打印实现了3DP CMs的周期性结构，而热退火则有助于实现高导电性和缺陷表面。由于这些结构上的优点，均匀的电场分布和方便的二氧化锰沉积在3DP CMs上是允许的。

图2. 3DP-MnO₂电极在ZIBs中的电化学性能

因此，即使在28.4mg cm^-2的高质量负载和高离子传输动力学条件下，在3DP CMs上负载二氧化锰的最佳电极仍可以达到282.8 mAh g^-1的创纪录的高比容量，这就调和了质量负载和重量比容量。因此，基于3DP CMs负载二氧化锰的水系ZIBs提供了优于大多数先前报道的出色性能。

总体而言，这项研究揭示了活性材料和集流体之间相互作用的重要作用，为设计高性能储能装置提供了一种替代策略。

图3. 3DP-MnO₂的储能机理及结构演变

Reconciling Mass Loading and Gravimetric Performance of MnO2 Cathodes by 3D-Printed Carbon Structures for Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202215076