北化工曲晋EnSM：扩散驱动制备富氧空位蛋黄壳结构K-水钠锰矿@介孔碳纳米球用于高能和高功率锌离子电池

尽管用于可充电水性锌离子电池（ZIB）的水钠锰矿正极具有高压平台和独特的层状结构，可更好地（脱）嵌入锌离子，但其循环时的结构不稳定和有限的电化学动力学显著阻碍了进一步应用。

在此，北京化工大学曲晋副教授等人首次通过水热合成的两步扩散驱动策略，结合KOH刻蚀合成了具有丰富氧空位的蛋黄壳结构 K-水钠锰矿（K_0.48Mn₂O₄•0.49H₂O）@介孔碳纳米球（KMOH@C）。

KMOH@C中反应离子的迁移受碳壳表面电荷和孔结构的调节，从而使K型水钠锰矿精确地转移到中空介孔碳（HMC）纳米球中。此外，KOH的刻蚀作用和HMC纳米球的限制作用在KMOH中产生了插层K⁺和丰富的氧空位，实现了良好的电化学动力学。同时，HMC纳米球还提供了快速的电子/离子传输和稳定的K型水钠锰矿晶体结构。

图1. 蛋黄壳KMOH@C纳米球合成过程示意图及TEM表征

因此，与报道的正极相比，KMOH@C 表现出优异的电化学性能，在0.5和10 A g^-1 时的可逆容量分别为412.7和122.2 mAh g^-1。

此外，即使在3 A g^-1下循环 6000 次后，也实现了 129.6 mAh g^-1的优异循环性能，表明KMOH@C正极在环保型的水系ZIBs中具有很强的竞争力。

图2. KMOH@C正极的电化学性能

Diffusion-driven fabrication of yolk-shell structured K-birnessite@mesoporous carbon nanospheres with rich oxygen vacancies for high-energy and high-power zinc-ion batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.021

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北化工曲晋EnSM：扩散驱动制备富氧空位蛋黄壳结构K-水钠锰矿@介孔碳纳米球用于高能和高功率锌离子电池

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