基于NaCl相态调控策略构建花菜状MnO@碳复合阴极实现锌离子电池结构与界面双优化

为解决锰基氧化物阴极材料在锌离子电池(AZIBs)中存在的锰溶解导致结构不稳定和导电性差导致动力学缓慢等问题，研究人员通过NaCl相态动态调控策略，以低成本酒石酸锰为前驱体开发了具有分级多孔结构的花菜状MnO/碳复合材料(NMOC)。该材料通过三维互连多孔框架和超薄(~2 nm)碳包覆层的协同作用，实现了561 mAh g-1的高容量和2500次循环后近100%的容量保持率，为下一代储能系统中锰基氧化物的界面调控和动力学优化提供了新思路。

　　

随着全球能源结构转型，开发安全、高效、低成本的新型储能系统成为研究热点。尽管锂离子电池(LIBs)在商业储能领域占据主导地位，但其面临的锂资源短缺、有机电解质安全隐患等问题促使科研人员将目光转向水系锌离子电池(AZIBs)。这类电池凭借其本质安全、环境友好等优势展现出巨大潜力，而锰基氧化物因其高理论容量和电压成为最具前景的阴极材料候选者。然而，锰溶解导致的结构坍塌和本征导电性差两大"顽疾"，严重制约着其实际应用性能。

针对这一关键科学问题，国内研究人员创新性地采用NaCl相态动态调控策略，以经济环保的酒石酸锰为前驱体，成功制备出具有分级多孔结构的花菜状MnO/碳复合材料(NMOC)。这项发表在《Journal of Colloid and Interface Science》的研究工作，通过巧妙融合纳米域限域生长、形貌导向构型和原位导电修饰等多重功能优势，实现了材料结构与界面的双重优化。

研究团队主要运用了三种关键技术方法：一是基于NaCl固-熔相限域效应的三维多孔结构构建技术；二是熔融盐辅助的超薄碳层(~2 nm)原位包覆工艺；三是通过球磨-煅烧法制备Mn-O-C化学键增强的界面耦合结构。这些方法的协同应用为材料性能突破奠定了坚实基础。

【Results and discussion】部分揭示了材料的多层次优势：形貌表征显示NMOC具有类似花菜的独特分级结构，比表面积达248 m² g^-1；X射线光电子能谱(XPS)证实了Mn-O-C键的存在，界面耦合能提升至1.98 eV；电化学测试表明，该材料在0.2 A g^-1电流密度下展现出561 mAh g^-1的高容量，且在4 A g^-1大电流下循环2500次后容量保持率接近100%。

【Conclusions】部分强调，这项研究通过创新的NaCl相态调控策略，成功解决了锰基材料在AZIBs应用中的关键瓶颈问题。NMOC材料的三维多孔结构为Zn²⁺/H⁺提供了丰富的传输通道，超薄碳层和Mn-O-C界面耦合则协同抑制了锰溶解并加速电荷转移。特别值得注意的是，该研究采用的酒石酸锰前驱体和NaCl模板都具有成本低廉、环境友好的特点，为大规模产业化应用提供了可能。这项工作不仅为高性能AZIBs阴极材料设计提供了新范式，其提出的相态动态调控策略对其它储能材料的开发也具有重要借鉴意义。