新材料学院2019年10月10日讯，我院潘锋教授团队在研究工作中取得最新进展。

    水系Zn/MnO₂二次电池具有成本低廉、环境友好、能量密度较高等诸多优势，是未来大规模储能器件的优良载体。但放电过程中Mn²⁺溶出、H⁺/Zn²⁺嵌入/脱出引起的相转变、层状结构坍塌、电化学惰性副产物生成等均会造成MnO₂正极材料容量的快速衰减，这极大的制约了Zn/MnO₂电池的产业化进程。在诸多的容量衰减原因之中，H⁺/Zn²⁺嵌入/脱出引起的相转变过程被认为是MnO₂材料容量衰减的最本质原因。如能通过晶体结构及形貌的调控设计，得到一种在H⁺/Zn²⁺嵌入/脱出中能保持极好结构稳定性的锰氧化物材料，Zn/MnO₂电池的循环稳定性就能得到极大提高。

    新材料学院潘锋教授团队近期调控设计得到了一种具有特殊纳米片层结构的锰氧化物，并首次提出了锰氧化物H⁺/Zn²⁺协同嵌入的机制，相关成果发表在国际著名科技期刊Small（IF 10.857）上。该研究采用简单的水热反应，制备得到了单斜晶系（P21/c(14)）的锰氧化物纳米片（MnO₂H_0.16(H₂O)_0.27，MON），其中纳米片层厚度仅~2.5nm，该特殊结构极大的降低了离子扩散距离，促进了H⁺/Zn²⁺嵌入/脱出的反应动力学。其次，该研究采用多种实验表征方法，结合第一性原理计算，首次提出并验证了H⁺/Zn²⁺在MON充放电过程中协同的嵌入/脱出的观点。最后，该研究也发现了H⁺的嵌入/脱出是MON正极材料高倍率性能的本质原因。

    该工作是在潘锋教授指导下，由团队成员赵庆贺（特聘研究员）和陈鑫（18级硕士生）共同完成。该工作得到了国家材料基因工程重点研发计划、广东省重点实验室、深圳市科技创新委员会等项目的大力支持。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201904545

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