第12卷第3期2023年3月Vol.12No.3Mar.2023储能科学与技术EnergyStorageScienceandTechnology低温水浴法制备钾离子预嵌层状MnO2及其储锌性能刘起辉，傅焰鹏，罗京，方桃，施志聪（广东工业大学材料与能源学院，广东广州510006）摘要：本工作采用低温水浴法一步合成K+预插层δ-MnO2(K-δ-MnO2)，并应用于锌离子电池正极。一方面，K+嵌入δ-MnO2层间结构形成层间支柱，加固其层状结构，增强Zn2+在MnO2中的扩散能力，增大了储锌配位活性位点；另一方面，水浴法在MnO2结构中引入结构水，能有效屏蔽MnO2结构对于Zn2+的强静电排斥效应，从而使K-δ-MnO2展现出良好的电化学性能。在0.3A/g的电流密度下，放电比容量可达401.3mAh/g；在3A/g的电流密度下循环1200次后，容量保持率达到83.2%，循环性能优于同等条件下无预插层MnO2(循环1200次后，容量保持率为55.4%)。进一步采用非原位XRD研究了K-δ-MnO2充放电过程中电极结构的变化，揭示其储能机理为H+和Zn2+共插层机制。同时，利用碳纳米管(CNT)与K-δ-MnO2复合，两者之间形成络合体，有效提高了导电性，进一步巩固层状结构。该复合材料展示了出色的循环性能，在3A/g的电流密度下循环1200次后，仍有271.7mAh/g的比容量，容量保持率高达98.6%。水浴法制备的K-δ-MnO2展现了优秀的电化学性能，且该方法易于工业化生产，在水系锌离子电池正极材料的应用方面具备极大的潜力。关键词：预插层；δ-MnO2；CNT；锌离子电池doi：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0612中图分类号：TM911文献标志码：A文章编号：2095-4239（2023）03-768-09Low-temperaturesolutionsynthesisofK+preintercalateddelta-MnO2forhighperformanceZn-ionbatteryLIUQihui,FUYanpeng,LUOJing,FANGTao,SHIZhicong(SchoolofMaterialsandEnergy,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006,Guangdong,China)Abstract:Inthisstudy,K+incorporatedintoδ-MnO2(K-δ-MnO2)arepreparedbyafacileredoxmethodandappliedascathodesinaqueouszincionbatteries(AZIBs).Thepre-intercalatedK+actingasstructurestabilizing"pillars"allowsthetuneofthelatticespaceofMnO2andpromotesthediffusionkineticsofZn2+inthetunnelstructure.Additionally,cationsintroduceshallowdonorlevelsthatenhancehosts'electronicconductivityandactivateadditionalactivesites.Besides,theco-intercalatingwaterscreenstheintercalationbetweentheintercalatedZnionsandt...
