通过全电压H+/Zn2+共注入及协同调控碳点来实现MnS阴极的工程化设计，用于锌离子存储

《ACS Nano》：Engineering MnS Cathodes via Full-Voltage H+/Zn2+ Coinsertion and Synergistic Carbon Dot Regulation for Zinc-Ion Storage

锌基储能器件中高容量MnS/CDs中空微球构建及其协同储能机制研究，通过密度泛函理论指导的空位/异质结工程与尺寸调控协同改性，结合多功能碳点调控的液态硫模板法成功制备，揭示了H+/Zn2+全电压连续同步嵌入/脱出机制，实现478.2 mAh g?1高容量与10,000次循环寿命的Zn电池，以及153.9 Wh kg?1能量密度与50,000次循环的超级电容器。

　　

硫化锰（MnS）被视为基于锌的储能设备的理想负极材料。然而，其实际应用受到理论容量的限制、反应动力学缓慢、结构稳定性不足以及储能机制不明确的制约。受密度泛函理论（DFT）计算和d带中心理论的启发，采用了一种协同改性策略，结合空位/异质结构工程和尺寸调控方法，通过多功能碳纳米颗粒（CDs）调控的液态硫模板法制备了富含空位且具有异质结构的MnS/碳纳米颗粒空心微球。有趣的是，研究发现在整个电压范围内存在H⁺/Zn²⁺的连续同步共嵌入/提取储能机制。这种多功能改性策略与H⁺/Zn²⁺共嵌入机制的结合使得MnS/CDs负极在锌离子电池/电容器（ZIBs/ZICs）中表现出优异的性能。具体而言，构建的MnS/CDs//Zn ZIBs在0.1 A g^–1电流下实现了超高的比容量（478.2 mAh g^–1），在5 A g^–1电流下具有出色的倍率性能（145.1 mAh g^–1），并且循环寿命长达10,000次。更为令人振奋的是，制备的MnS/CDs//多孔碳（PC）ZICs具有超高的能量密度（153.9 Wh kg^–1）、优异的功率密度（10.7 kW kg^–1）以及超长的循环寿命（高达50,000次）。本研究为理解MnS的储能机制以及推进高性能基于锌的储能设备的发展提供了科学见解和指导。